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Verfahren zur Herstellung von Eisenpulver durch Reduktion der Oxyde
Gegenstand der Erfindung bildet ein Verfahren zur Herstellung von Eisenpulver durch
Reduktion der pulverförmigen Oxyde, insbesondere des Walzensinters, zweckmäßig unter
Verwendung eines Drehrohrofens. Bei der Durchführung dieser Reduktion in einer Gasatmosphäre
durch teilweise Verbrennung von Leuchtgas zur Erzeugung der für die Reduktion notwendigen
Temperatur hat sich gezeigt, daß die Reduktion nur sehr unvollständig gelingt; insbesondere
war hierbei die Anwendung von Temperaturen von über 8oo° nicht möglich, weil sich
herausstellte, daß das gebildete Eisenpulver leicht zum Sintern und Anbacken. an
dem Mauerwerk des Reduktionsofens neigt.
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Zur Verbesserung @ des Ausbringens an metallischem Eisen ist es bekannt,
bei der Reduktion von Eisenerzen mit gasförmigen Reduktionsmitteln und mit oder
ohne Zusatz fester Reduktionsmittel im Dreehrohrofen mit auf seine Länge verteilten
Luft-und Gaszuführungen einen Teil des erforderlichen Reduktionsgases schon an der
Austragstelle für das reduzierte Gut in den Ofen einzuleiten, wobei durch entsprechende
Verteilung der Gas- und Luftzuführungen die Temperaturen und der Gehalt der Ofenatmosphäre
an reduzierenden Bestandteilen in allen Teilen der Reduktionszone annähernd gleich
sind. Nach diesem bekannten Verfahren enthält das Austraggut im Durchschnitt 85
°/o des Eisens als Metall. Es ist ferner ein Verfahren bekannt, bei dem das für
die Reduktion benötigte Gas oder ein Teil desselben in einem besonderen, als Generator
betriebenen Teil des Drehrohrofens hergestellt und von dort in den der Reduktion
dienenden Teil des Drehrohrs geleitet wird.
Mit diesen bekannten
Verfahren läßt sich die der Erfindung zugrunde liegende Aufgabe, Herstellung von
Eisenpulver durch Reduktion der pulverförmigen Oxyde, insofern nicht zufriedenstellend
lösen, als die Reduktion zu metallischem Eisen nicht zu go °/o der eingesetzten
Eisenmenge und darüber gelingt.
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Nach der Erfindung gelingt eine fast vollständige Reduktion der pulverförmigen
Eisenoxyde dadurch, daß dem Ausgangsgut feste Reduktionsmittel, die zugleich zur
Gaserzeugung geeignet sind, zweckmäßig in gröberer Körnung als das Ausgangsgut in
erheblich größeren Mengen, als zur Reduktion erforderlich, zugesetzt werden, so
daß nach erfolgter Reduktion noch fester Kohlenstoff im Austrag des Reduktionsofens
verbleibt. Sind beispielsweise i5'Gewichtsprozent des Ausgangsgutes zur Reduktion
theoretisch notwendig, so wird nach der Erfindung eine um ioo bis 70o °/o und größere
(Menge, beispielsweise etwa 30 -bis ioo °/o, Reduktionsmittel dem Ausgangsgut zugesetzt.
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Es werden also nach der Erfindung solche Mengen festen Kohlenstoffs
oder kohlenstoffhaltiger Stoffe als Gaserzeugungsmittel angewendet, daß der Reduktionsofen
durch Einleiten oder Einblasen von Luft nunmehr auf seine ganze Länge als Gaserzeuger
betrieben wird, so daß die Reduktion im wesentlichen mit Kohlenmonoxyd durchgeführt
wird.
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Als Gaserzeugungsmittel sind Torfkoks und Grudekoks geeignet, insbesondere
jedoch aschearme Reduktionsmittel, wie Holzkohle und Sägemehl, zweckmäßig in gröberer
Körnung als die pulverförmigen Oxyde, beispielsweise von i bis 5 mm Korndurchmesser.
Um,das Generatorgleichgewicht schneller zu erreichen, empfiehlt sich der Zusatz
von katalytisch wirkenden Stoffen, wie Soda, zu dem Ausgangsgut.
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Durch die Ver-,vendung der gekennzeichneten Menge der festen Reduktionsmittel,
die nach der Erfindung zugleich als Gaserzeugungsmittel dient, wird erreicht, daß
am Eintragende des Reduktionsofens Temperaturen von über iooo° ohne Gefahr der Sinterung
oder des Klumpens des Materials verwendet werden können und ferner ein mindestens
95 % Metall enthaltendes Pulver erhalten wird. Die Einstellung einer hohen Arbeitstemperatur
an der Aufgabe empfiehlt sich zur .schnellen Einleitung .der Reduktion von Fei 04
(z. B. gemahlener Walzensinter als Ausgangsgut) zu Fe O. In der 'Mitte des Ofens
wird vorteilhaft, wie gefunden wurde, die Temperatur auf 85'0i° gesenkt und am Austrag
eine Temperatur von etwa 75ö" .gehalten, wobei an dieser Stelle bereits eine Kühlung
des Eisenpulvers durch Einleiten von Leuchtgas oder Abgas aus dem gleichen Verfahren
erfolgen kann. Um hierbei einen schnellen Wärmeaustausch zwischen dem noch heißen
;Gut und dem kalten Leuchtgas zu ermöglichen, werden am Austragende des Drehrohrofens
zweckmäßig Wender vorgesehen..
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Die Nachoxydation des Austrags kann zu einem erheblichen Teil bereits
durch,die Anwendung eines entsprechenden Überschusses an festen unvergasten Reduktionsmitteln
im Austrag selbst verhindert werden, beispielsweise durch vollständige Abdeckung
des vorteilhaft indirekt gekühlten und in einer allseitig geschlossenen,Schnecke
fortbewegten Austrags. Statt dessen oder außerdem kann auch eine Schutzgasatinosphäre
(Wasserstoff) des in der wassergekühlten Transportschnecke fortbewegten Austrags
für die Kühlung desselben angewendet werden.
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Der im Verfahren nach der Erfindung zur Anwendung gelangende Überschuß
an festen Reduktionsmitteln, die zugleich zur Gaserzeugung geeignet sind, wird beispielsweise
durch Mahlung und magnetische Aufbereitung des gekühlten Austrags wiedergewonnen
und den zu reduzierenden Oxyden wieder zugesetzt. Es geht also durch .die Verwendung
einer großen Menge Reduktionsmittel, die gewichtsmäßig etwa die gleiche .Menge -der
verwendeten Eisenoxyde ausmachen kann, nichts verloren. Sofern der Kohlenstoffgehalt
des derart erhaltenen Eisenpulvers noch vermindert werden soll, kann eine Entkohlung
im Drehrohrofen mit an sich bekannten,Mitteln im Wasserdampf- oderkohlensäurehaltigen
Wasserstoffstrom durchgeführt werden.
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Wird das Verfahren der Erfindung in Drehrohröfen mit auf Länge und
Umfang verteilten Gas-und Luftzuführungsstellen (Brennern) durchgeführt: so ergeben
sich verschiedene Möglichkeiten in der Betriebsweise, um die Reduktion nach der
Erfindung durchzuführen.
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Beispielsweise ist es möglich, die zur Vergasung ,des Brennstoffes
(Reduktionsmittel) notwendige Temperatur .durch indirekte oder direkte Beheizung
mittels der Brenner zu erzeugen, was bei Inbetriebnahme im allgemeinen,der Fall
sein wird. Nach Inbetriebnahme bzw. Erreichung der Reduktionstemperatur von Soo
bis goo° ist es andererseits vorteilhaft, die zusätzliche Beheizung vollständig
abzustellen und den Drehrohrofen ausschließlich als Gaserzeuger durch an verschiedenen
Stellen (Zonen) zugeführte Luft zu betreiben. Bei letzterer Verfahrensweise ergibt
sich ein Abgas, welches beispielsweise folgende Gaszusammensetzung aufweist: C02
= 18,.2 o/o, 02 = o %, CO = 1--,4 '/0, H2 = o °/o, N2 = 79,4 0/0. Besonders
geeignet ist dieses Gas nach Abkühlung in einem direkten oder indirekten Kühler
und gegebenenfalls nach Reinigung und Abscheidung der Kohlensäure durch an sich
bekannte Mittel, um gegebenenfalls nach Trocknung in den Verfahrensgang zurückgeführt
zu werden, indem es, z. B. am Ende des Ofens eingeleitet, gleichzeitig zur Kühlung
des Austrags angewendet wird (Kühlgas) und/oder zur Dämpfung der Verbrennungstemperaturen
auf goo° in vornehmlich der ersten Reduktionszone (Dämpfungsgas) dient. Dieses auf
der Grundlage der Generatorwirkung durchgeführte Reduktionsverfahren ist nämlich,
da es allein oder vorwiegend mit C O erfolgt, an sich stark exotherm,
Deshalb
kann nach der Erfindung die Temperaturregelung außer durch Regelung der Luftzufuhr
auch durch Einschleusen von Gasen erfolgen, wozu das ,genannte Umlaufgas besonders
geeignet ist, was in den Zonen -der höchsten Temperatur alsdann beispielsweise durch
Spaltung der Kohlensäure und Verdünnung der zugeführten Luft temperaturerniedrigend
wirkt. Naturgemäß kann auch ein fremdes Gas oder kohlensäurehaltiges Abgas zu dieser
Temperaturregelung Verwendung finden.
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Der Vorteil der letztgenannten Betriebsweise als Gaserzeuger liegt
in der wesentlichen Verbilligung der Anlage- und Betriebskosten, da eine besondere
Anlage zur Erzeugung von Gas bzw. Wasserstoff vollkommen wegfällt.