DE1174341B

DE1174341B - Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von reduziertem, nicht luftentzuendlichem,feinteiligem Eisen

Info

Publication number: DE1174341B
Application number: DEO6090A
Authority: DE
Inventors: Theophile Cambon
Original assignee: Office National Industriel de lAzote
Current assignee: Office National Industriel de lAzote
Priority date: 1957-03-30
Filing date: 1958-03-29
Publication date: 1964-07-23

Description

Verfahren und Vorrichtung zur Herstellung von reduziertem, nicht luftentzündlichem, feinteiligem Eisen Die Hauptschwierigkeiten, auf welche man bei der Behandlung natürlicher oder synthetischer Eisenoxyde durch Reduktionsgase, wie Wasserstoff oder Kohlenoxyd, stößt, bestehen indem Zusammenballen und dem Zusammenhaften der Körner, wenn die Reduktion bei hoher Temperatur durchgeführt wird, und in der exothermen Selbsentzündlichkeit oder Reoxydation des erhaltenen Erzeugnisses, wenn das Verfahren bei niedriger Temperatur durchgeführt wurde. Da die Agglomerierung der Körnung durch Sinterung jedes fortlaufende industrielle Verfahren unmöglich macht, kann man der Selbstentzündlichkeit nur entweder durch Walzen des Erzeugnisses oder durch Verformung in Gestalt von Pillen oder Tabletten entgegenwirken und in der Aufbewahrung in einem Mittel, das keinen freien Sauerstoff enthält, wie Mineralöl.
Der Erfinder hat erkannt, daß dieses Verfahren zur Herstellung eines nicht luftentzündlichen Eisens nutzbar gemacht werden kann, wenn hierbei Geschwindigkeiten angewandt werden, die von der Körnung und der Natur des Ausgangsstoffes abhängen und so bemessen sind, daß die Zahl der zwischen den Einzelteilchen auftretenden Stöße genügt, um die in den Teilchen durch die Reduktion der Oxyde entstandenen Poren zu schließen, wobei durch die gleichzeitige Verdichtung und Reduktion ein Erzeugnis gewonnen wird, das vollständig reduziert ist und keine Reaktionsfähigkeit gegenüber dem Sauerstoff aufweist.
Gegenstand der Erfindung ist demgemäß ein Verfahren zum Herstellen von feinteiligem Eisen durch Reduktion feinteiliger Eisenoxyde mittels eines reduzierenden Gases in einem Wirbelbett bei einer unterhalb der Erweichungstemperatur des Eisens liegenden Temperatur, das dadurch gekennzeichnet ist, daß Temperatur und lineare Geschwindigkeit des Reduktionsgases je nach Art und Körnung des Ausgangsmaterials derart geregelt werden, daß das Reduktionsprodukt nach Verlassen der Reduktionskammer sich an der atmosphärischen Luft nicht selbst entzündet.
Das nach .diesem Verfahren hergestellte reduzierte Eisen weist einen glänzenden metallischen Anblick auf, der sich von jenem unterscheidet, welcher bei der Reduktion in einem festen Bett oder in einem ruhigen flüssigkeitsähnlichen Bett entsteht.
1. Man behandelt das durch die Röstung eines Eisencarbonats erzielte Ausgangsprodukt, wie Siderit, von einer Körnung zwischen 50 und 200 Ei mit Wasserstoff bei Temperaturen von 450 bis 700° C. Wenn man die Behandlung in einem ruhigen flüssigkeitsähnlichen Bett und bei linearen Geschwindigkeiten von 15 cm/Sek. durchführt, erhält man ein luftentzündliches Erzeugnis. Wenn man dagegen die Reduktion in einem lebhaft bewegten, also umgewirbelten flüssigkeitsähnlichen Bett durchführt, und zwar bei linearen Geschwindigkeiten zwischen 40 und 50 cm/Sek. und innerhalb .des gleichen Temperaturbereiches, insbesondere aber in der Nähe von etwa 450° C, erhält man einen Eisenschwamm, zier gegenüber dem Luftsauerstoff beständig ist.
2. Wird die Reduktion des gleichen Ausgangsstoffes wie im ersten Beispiel in einem ruhigen flüssigkeitsähnlichen Bett, aber bei einer Körnung zwischen 800 und 1500 w durchgeführt, so erhält man bei Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 0,3 m/Sek. und bei Temperaturen zwischen 450 und 700° C ein Erzeugnis, das an der Luft von selbst oxydiert unter einer erheblichen Wärmeentwicklung. Bei einer Durchführung des Verfahrens bei den gleichen Temperaturen in einem lebhaft bewegten, flüssigkeitsähnlichen Bett und bei Geschwindigkeiten in der Größenordnung von 1 bis 2 m/Sek. ist das sich ergebende, reduzierte Eisen nicht selbstentzündlich, und zwar auch .dann, wenn das Verfahren bei niedriger Temperatur durchgeführt wird.
Zur praktischen Durchführung des Verfahrens nach der Erfindung können alle bekannten Vorrichtungen verwendet werden, die in den Verflüssigungsapparaten die Frequenz der Stöße erhöhen, welche auf die einzelnen Teilchen entweder durch die umgebenden Wandungen oder durch andere Teilchen ausgeübt werden. Das gleiche Ziel kann auch erreicht werden durch eine Wirbelschichtkammer, die in an sich bekannter Art einen senkrechten zylindrischen Schacht aufweist, der an seinem unteren Ende eine poröse Bodenplatte für die einzuführenden Reduktionsgase besitzt, wobei gemäß einer weiteren zweckmäßigen Ausgestaltung der Erfindung der schachtförmige Reduktionsraum durch eine in seiner Mitte angeordnete Zwischenwand in zwei symmetrische Kammern unterteilt ist, die unten in Höhe der Bodenplatte in Verbindung miteinander stehen. Die eine dieser beiden Kammern weist oben eine Einlaßöffnung für das Beschickungsgut, die andere in ihrem oberen Teil eine Auslaßöffnung für das reduzierte Gut und einen Abgasstutzen für die verbrauchten Reaktionsgase auf.
Ein Ausführungsbeispiel eines Apparates dieser Art ist in der Zeichnung dargestellt, ohne daß dadurch die besonderen Möglichkeiten für die Durchführung des Verfahrens begrenzt sein sollen. Das oder die vorher auf die gewünschte Temperatur gebrachten Reduktionsgase treten durch die Leitung 2 in den Ofen 1 ein, durchsetzen die poröse Diffusionsplatte 3 und werden hier in gleichmäßiger Geschwindigkeit und Konzentration in dem zu reduzierenden Eisenerz 4 verteilt. Die Gase durchdringen das Bett von unten nach oben und halten dieses in lebhafter, wirbelnder Bewegung; sie reduzieren die Teilchen des Oxydes und werden durch die Leitung 5 im oberen Teil des Ofens abgeführt.
Die zu reduzierenden Oxyde werden fortlaufend in geregelter Menge durch die Leitung 6 in den Ofen eingeführt und durchsetzen das flüssigkeitsähnliche Bett. Da der Ofen durch die Zwischenwand 7 in zwei symmetrische Kammern unterteilt ist, folgen die Teilchen zunächst in der linken Kammer einem Durchgang von oben nach unten und werden hier gegebenenfalls aufgewärmt, dann werden sie bei Annäherung an die Bodenplatte reduziert, oberhalb welcher sie durch den zwischen dem unteren Teil der Wand 7 und der Bodenplatte 3 ausgesparten Raum 8 in die rechte Kammer übertreten. Die Reduktion der Teilchen wird in der rechten Kammer praktisch vollständig beendigt. Die Stöße, welche sie beim Aufprallen an den Wandungen oder beim gegenseitigen Zusammenprallen während des Aufwärtsganges in dieser Kammer erleiden, reduzieren ihre Porosität in erheblichem Ausmaße. Diese Verdichtung hat zur Folge, daß die reduzierten Körner beim Austritt aus dem Ofen durch die Öffnung 9 und die Leitung 10 vollständig unfähig zur Aufnahme von Sauerstoff aus der umgebenden Luft sind.

Claims

Patentansprüche: 1. Verfahren zum Herstellen von feinteiligem Eisen durch Reduktion feinteiliger Eisenoxyde mittels reduzierenden Gases in einem Wirbelbett bei einer unterhalb der Erweichungstemperatur des Eisens liegenden Temperatur, d a d u r c h gekennzeichnet, daß Temperatur und lineare Geschwindigkeit des Reduktionsgases je nach Art und Körnung des Ausgangsmaterials derart geregelt werden, daß das Reduktionsprodukt nach Verlassen der Reduktionskammer an der atmosphärischen Luft nicht selbstentzündlich ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Siderit als Ausgangsmaterial mit einer Körnung zwischen 50 und 200 w die lineare Geschwindigkeit des Reduktionsgases zwischen 0,4 und 0,5 m/Sek. beträgt und die Temperatur zwischen 450 und 700° C, vorzugsweise in der Nähe von 450° C, gehalten wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß für Siderit als Ausgangsmaterial mit einer Körnung zwischen 800 und 1500 I, die lineare Geschwindigkeit des Reduktionsgases zwischen 1 und 2 m/Sek. beträgt und die Temperatur zwischen 450 und 700° C gehalten wird.
4. Wirbelschichtkammer mit einem senkrechten zylindrischen Schacht, der an seinem unteren Ende eine poröse Bodenplatte für das einzuführende Reduktionsgas aufweist, zur Durchführung des Verfahrens nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß der schachtförmige Reduktionsraum durch eine in seiner Mitte angeordnete Zwischenwand (7) in zwei symmetrische Kammern (4) unterteilt ist, die unten in Höhe der Bodenplatte miteinander in Verbindung stehen, von denen die eine Kammer oben eine Einlaßöffnung für das Beschickungsgut und die andere Kammer in ihrem oberen Teil eine Auslaßöffnung für das reduzierte Gut und ferner einen Abgasstutzen (5) für die aus beiden Kammern abziehenden verbrauchten Reaktionsgase aufweist. In Betracht gezogene Druckschriften: Deutsche Patentschriften Nr. 849 710, 893 346; »Stahl und Eisen«, 1953, Heft 6 vom 12. März, S. 360 bis 364.