DE3023121C2

DE3023121C2 - Verfahren zum Reduzieren von teilchenförmigen Metallerzen

Info

Publication number: DE3023121C2
Application number: DE3023121A
Authority: DE
Inventors: Jorge Domingo Berrun Monterrey N.L. Castanon; Enrique Ramon Martinez-Vera
Original assignee: Hylsa Sa Monterrey Nl Mx
Current assignee: Hylsa Sa Monterrey Nl Mx
Priority date: 1979-08-20
Filing date: 1980-06-20
Publication date: 1985-06-13
Also published as: ES492768A0; MX155373A; ES8105396A1; CA1149176A; IN152563B; DD151768A5; FR2463815A1; IT8049026A0; ZA803033B; JPS5629610A; US4224057A; GR69632B; BR8003887A; DE3023121A1; GB2058139A; GB2058139B; JPS5818962B2; EG14430A; MA18865A1; SU963475A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Reduzieren von teilchenförmigen Metallerzen zu Metallpartikeln mit einem gewünschten Aufkohlungsgrad in einem Reaktionsgefäß mit vertikalem Schaft und sich bewegendem Bett, mit einer Reduktionszone im oberen Abschnitt des Reaktionsgefäßes und einer Kühlzone im unteren Abschnitt des Reaktionsgefäßes, wobei ein heißes Reduktionsgas zu einem Punkt in der Reduktionszone geführt wird, das durch das partikelförmige Erz in der Reduktionszone zu einem zweiten, in Abstand zum ersten Punkt liegenden Punkt in der Reduktionszone strömt, wobei verbrauchtes Reduktionsgas aus dem Reaktionsgefäß an dem zweiten Punkt in der Reduktionszone entfernt wird, ein kohlenstoffhaltiges Kühlgas in einer Schleife zirkuliert, welche die Kühlzone und eine Leitung außerhalb des Reaktionsgefäßes einschließt, die einen Kühler zum Kühlen und eine Pumpe zum Zirkulieren des Kühlgases enthält, und wöbe' kohlenstoffhaltiges Zusatzgas zu der Schleife zugegeben wird und die Zugabegeschwindigkeit des kohlenstoffhaltigen Zusatzgases zu der Schleife wirksam geregelt wird.

Das Herstellen von Eisenschwamm in einem Reaktionsgefäß mit vertikalem Schaft und sich bewegendem Bett erfolgt in zwei Hauptstufen, nämlich die Reduktion des Erzes in einer Reduktionszone mit einem heißen Reduktionsgas, normalerweise einem Gas, das größtenteils aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht, bei Temperaturen in dem Bereich von 850 bis 1100⁰C. vorzugsweise 900 bis 1000⁰C und das Abkühlen des Eisenschwammes mit einem gasförmigen Kühlmittel auf eine Temperatur in dem Bereich von annähernd 100 bis 200⁰C, vorzugsweise unterhalb 100°C Ein Verfahren dieser Art ist in der US-PS 37 65 872 erläutert, wobei ein vertikales Reaktionsgefäß verwendet wird, das eine Reduktionszone in seinem oberen Abschnitt und eine Kühlzone in seinem unteren Abschnitt aufweist Das zu behandelnde Erz fließt abwärts durch die Reduktionszone, wo es mit aufwärtsströmendem heißem Reduktionsgas reduziert wird. Danach fließt das reduzierte

Erz durch eine Kühlzone, wo es in Kontakt mit einem aufwärtsströmenden Kühlgas kommt Der gekühlte Eisenschwamm wird am Boden des Reaktionsgefäßes entfernt

Mit einem Verfahren nach der US-PS 3? 65 872 hergestellter Eisenschwamm wird bei der Herstellung von Stahl in einem Elektrolichtbogenofen verwendet Ein solcher Eisenschwamm enthält Eisenoxid von beispielsweise von 5 bis 15 Gew.-°/o, weil es unwirtschaftlich ist zu versuchen, eine lOO°/oige Metallisierung des Erzes in dem Reaktionsgefäß für gasförmige Reduktion zu erzielen. Wenn der Reduktionsgrad des eisentragender. Materials sich 100%iger Metallisierung nähert, wird es zunehmend schwierig und erfordert eine übermäßig lange Verweilzeit in dem Reaktor, um den verbleibenden Sauerstoff zu entfernen. Während die Reduktionsreaktionsgeschwindigkeit zu einem gewissen Ausmaß durch Erhöhen der Temperatur vergrößert werden kann, ist eine solche Temperaturerhöhung dadurch begrenzt, daß die Arbeitstemperatur unterhalb der Sintertemperatur gehalten werden muß, wenn der Eisenschwamm leicht aus dem Reaktjonsgefäß entfernbar bleiben soll.

Diese Temperaturbeschränkung trifft nicht für den Elektroofen zu, in dem eisentragendes Material in geschmolzener Form behandelt wird. Somit ist es theoretisch möglich, den Elektroofen mit Eisenschwamm von etwa 85% Metallisierung zu füllen und eine ausreichende Menge elementaren Kohlenstoffes der Ofencharge zuzusetzen, um ihn mit dem in dem Eisenerz verbleibenden Sauerstoff zur Reaktion zu bringen. Jedoch ist es schwierig, einen innigen Kontakt zwischen elemeniarem Kohlenstoff und den Eisenschwammpartikeln in dem Elektroofen zu bewirken.

Es ist bekannt, daß dieses Problem durch Aufkohlen des Eisenschwammes in dem Reduktionsreaktor umgangen werden kann. Somit kann das Reduktions-Reaktionsgefäß so betrieben werden, daß der darin hergestellte Eisenschwamm unter Ausbildung von Eisenkarbid aufgekohlt wird. In den meisten Fällen fällt der gewünschte Kohlenstoffgehalt des Eisenschwammes innerhalb des Bereiches von 1 bis 4 Gew.-%. Ein solches Aufkohlen kann entweder in der Reduktionszone, der Kühlzone oder in beiden Zonen stattfinden. Ein Aufkohlen in der Reduktionszone ist beispielsweise in der US-PS 37 48 120 erläutert, in welcher der Aufkohlungsgrad durch Einstellen des Verhältnisses von Reduktions- zu Oxidationsmittel des heißen Reduktionsgases variiert wird, welches zum Reduzieren des Eisenerzes verwendet wird. Diese Aufkohlungsmethode weist den Nachteil auf, daß die optimale Reduktionsgaszusammensetzung zum Aufkohlen und diejenige, die zum Reduzieren des Erzes erforderlich ist normalerweise unterschiedlich ist und somit die beiden Ziele, die erreich· werden sollen, zu einem gewissen Maß unvereinbar sind. So hat es sich als vorteilhaft herausgestellt, wenigstens die abschließende Aufkohlung in der Kühlzone zu bewirken.

Wie in der US-PS 37 65 872 erläutert ist, kann die Kühlzone des Reduktions-Reaktionsgefäßes so betrieben werden, daß die Eisenschwammpartikei aufgekohlt werden, wenn sie gekühlt werden. Ein solches Aufkohlen kann durch Verwenden eines kohlenstoffhaltigen Gases, insbesondere eines Kohlenmonoxid enthaltenden Gases erreicht werden, das innerhalb eines Bereiches von etwa 400 bis 700°C mit dem Eisenschwamm reagiert, um Eisenkarbid zu bilden. Ein Aufkohlen von Eisenschwamm mit einem kohlenstoffhaltigen Gas ist in der US-PS 3136 624 und Kanadischen Patentschrift 5 08 951 erläutert.

Nach der US-PS 37 65 872 sind die Aufkohlungsfunktion als auch die Kühlfunktion der Kühlzone wesentlich. Wenn der erzeugte Eisenschwamm nicht ausreichend gekühlt ist bevor er der atmosphärischen Luft ausgesetzt wird, neigt er dazu, wieder zu oxidieren. Die Kühlgesch Bindigkeit kann zweckmäßig durch Zirkulieren eines Kühlgases in einer Schleife variiert und gesteuert werden, welche die Kühlzone des Reaktionsgefäßes einschließt, und durch Variieren der Wiederumlaufgeschwindigkeit und/oder -temperatur des Kühlgases, um den gewünschten Abkühlgrad zu erreichen. Der Aufkohlungsgrad kann durch Steuern der Gaszusammensetzung wirksam geregelt werden. Es ist erkennbar, daß wenn sowohl die Kühlgeschwindigkeit als auch der Aufkohlungsgrad in der Kühlzone optimal sein soll, zwei getrennte steuerbare Variablen geregelt werden müssen.

Gemäß der US-PS 37 65 872 wird diese unabhängige Steuerung durch Schaffen einer Kühlschleife erreicht, durch welche ein Kühlgas rezirkuliert, wobei Kühlgas zu der Schleife gegeben und Kühlgas aus dieser Schleife abgezogen wird. Eine geregelte Kühlgasströmung bestimmter Zusammensetzung wird der Schleife zugegeben, und die gewünschte Steuerung wird auf zwei Wege erreicht. Gemäß einer Ausführungsform wird frisches Kühlgas der Schleife mit einer konstanten Geschwindigkeit zugegeben, und der Druckunterschied zwischen der Reduktions- und Kühlzone wird gemessen und als Steuervariable verwendet, um die Strömung des Abzugsgases aus der Kühlschleife zu steuern. Bei dieser Art der Steuerung wird der Gasstrom zwischen Reduktions- und Kühlzone auf ein Minimum herabgesetzt. Gemäß einer zweiten Ausführungsform wird die Strömung des Abzugsgases in einer solchen Weise gesteuert, daß das zusätzliche Gas, das der Schleife zugegeben wird, annähernd gleich dem Strom des Abzugsgases ist, das von der Kühlschleife entfernt wird.

Während die Steuersysteme nach der US-PS 37 65 872 eine größeren Grad der Steuerung des Kühlens und des Aufkohlens als bisher möglich machen, lassen sie noch etwas Wünschenswertes offen. Wie oben erwähnt ist, hängt der Grad, bis zu welchem Eisenschwamm aufgekohlt wird, wesentlich von der Zusammensetzung des Kühlgases ab. Somit sollte die Steuervariable, welche eingesetzt wird, enger auf die Kühlgaszusammensetzung bezogen sein, als sie es in den bislang verwendeten Steuersystemen war.

Demzufolge ist Aufgabe der Erfindung ein Verfahren zum Steuern des Aufkohlens von Eisenschwamm in einem Reaktionsgefäß mit sich bewegendem Bett und zum Erzielen einer gewünschten Konzentration an Eisenkarbid im Eisenschwamm, der in einem solchen Reaktionsgefäß produziert wird.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das spezifische Gesicht des Kühlgases bestimmt wird und die effektive Zugabegeschwindigkeit des Zusatzgases in Abhängigkeit von Änderungen bei dem so bestimmten spezifischen Gewicht reguliert wird, mit der Maßgabe, das spezifische Gewicht des durch die Kühlzone strömenden Gases und somit den damit erreichbaren Aufkohlungsbetrag auf einem gewünschten Wert zu halten.

Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird diese Steuerung dadurch erreicht, daß kohlenstoffhaltiges zusätzliches Gas der Kühlschleife mit einer vorbestimmten konstanten Geschwindigkeit zugegeben wird und Gas aus der Schleife mit einer Geschwindigkeit in Ansprechen auf Änderungen des spezi-

fischen Gewichtes des zirkulierenden Gases entfernt wird, so daß indirekt der Interzonengasstrom zwischen der Reduktions- und Kühlzone reguliert wird.

Weitere Merkmale ergeben sich aus den Patentansprüchen 2 bis 10.

Wie unten ausgeführt ist, wurde es gefunden, daß das spezifische Gewicht des aufkohlenden Gases, das in der Kühlzone verwendet wird, funktionell in Beziehung zu dem Aufkohlungsgrad bezogen ist, der erzielt wird, wenn sich der Eisenschwamm durch diese Zone bewegt; somit kann das spezifische Gewicht des Gases wirksam als Steuervariable zum Steuern der Aufkohlung des hergestellten Eisenschwammes verwendet werden.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispie! anhand der beigefügten Zeichnungen r.ähererläuterf.

In den Zeichnungen zeigt

Fig. 1 ein Gasreduktionssystem mit vertikalem Schaft und sich bewegendem Bett,

Fig.2 eine Modifizierung des Systems nach Fig. 1, bei welchem das Abzugsgas aus der Kühlschleife in einem Punkt abgezogen wird, nachdem zusätzliches Reduktionsgas der Schleife zugegeben ist,

F i g. 3 ein Diagramm, in welchem die Beziehung zwischen spezifischem Gewicht und prozentualer Aufkohlung für das System nach F i g. 1 dargestellt ist.

Unter Bezugnahme auf die Zeichnung und insbesondere auf Fig. 1 ist ein Reduktions-Reaktionsgefäß 10 mit vertikalem Schaft gezeigt, welches eine Reduktionszone 12 in seinem oberen Abschnitt und eine Kühlzone 14 in dem unteren Abschnitt aufweist. Zu reduzierendes Erz tritt in das Reaktionsgefäß durch eine Einlaß-Verbindung 16 an der Oberseite des Reaktionsgefäßes ein, und Eisenschwamm verläßt das Reaktionsgefäß in der Nähe dessen Bodens durch eine Entleerungsverbindung 18.

Das Erz wird in der Reduktionszone 12 des Reaktionsgefäßes mittels eines heißen Reduktionsgases reduziert, das größtenteils aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zusammengesetzt ist. Dieses Reduktionsgas kann aus einer geeigneten Quelle erhalten werden. Beispielsweise kann es ein umgewandeltes Gas sein, das durch katalytische Umformung eines Gemisches aus Dampf und Naturgas in einer bekannten Weise zubereitet ist, oder es kann ein Koksofengas verwendet werden.

Unter Bezugnahme auf den linken Teil der F i g. 1 tritt Reduktionsgas in das System durch ein Rohr 20 ein und strömt durch eine Zweigleitung 22, welche einen Durchflußregler 24 enthält, zu der Reduktionsgasschleife des Systemes. Insbesondere strömt das Reduktionsgas aus dem Rohr 22 durch ein Rohr 25 zu einem Erhitzer 28, der gasgefeuert oder auf andere Weise erhitzt werden kann, um die Temperatur des Reduktionsgases auf den Bereich von 850 bis 950⁰C anzuheben. Das heiße Gas aus dem Erhitzer 28 wird dem Reaktionsgefäß durch ein Rohr 30 zugeführt und strömt in eine ringförmige Kammer 34, die von einem inneren zylindrischen Ablenkblech 36 und der Wand des Reaktionsgefäßes begrenzt ist Das heiße Reduktionsgas strömt aufwärts durch das Erzbett in die Reduktionszone 12 und aus dem Reaktionsgefäß durch ein Rohr 38. Innerhalb der Reduktionszone wird das Eisenerz größtenteils zu Eisenschwamm reduziert.

Das Abgas des Reaktionsgefäßes strömt durch ein Rohr 38 zu einem Kühler 40. in dem es durch direkten Kontakt mit Kühlwasser gekühlt und entwässert wird. Aus dem Kühler 40 strömt das gekühlte Gas durch ein Rohr 42 zu der Saugseite eine- Pumpe 44 und dann in ein Rohr 26, um die Reduktionsgasschleife zu vervollständigen. Die Menge des durch die Reduktionsgasschleife mittels der Pumpe 44 zirkulierenden Gases wird gesteuert, indem eine Bypaß-Leitung 4S um die Pumpe geschaffen ist, welche einen Durchflußregler48 enthält.

Eine bestimmte Menge des verbrauchten Abgases aus der Reduktionszone des Reaktionsgefäßes wird aus der Redukionsgasschleife durch ein Rohr 50 entfernt, welches ein Absperrventil 52 und einen Rückdruckregler 54 enthält. Das das System durch das Rohr 50 verlassende Gas kann als Brennstoff verwendet werden, beispielsweise in dem Erhitzer 28 oder zwecks Speicherung oder für andere geeignete Zwecke transportiert werden.

Die Kühlzon.e !4 des Reaktionsgefäßes bildet ebenfalls einen Teil der Gasstromschleife, und ein kohlenstoffhaltiges Kühlgas zirkuliert dadurch, um ein Aufkohlen des metallhaltigen Materials in der Kühlzone zu bewirken. Das kohlenstoffhaltige Gas, das zum Aufkohlen des metallhaltigen Materials in der Kühlzone verwendet wird, kann die gleiche Zusammensetzung wie das Reduktionsgas aufweisen, das in der Reduktionszone verwendet wird. Wie in F i g. 1 gezeigt ist, kann insbesondere ein Teil des Reduktionsgases, welches in das System durch das Rohr 20 eintritt, durch ein Rohr 56, das einen Durchflußregler 58 enthält, zu einem Rohr 60 der Kühlgasschleife strömen.

Durch das Rohr 60 strömendes Gas wird dem Boden der Kühlzone des Reaktionsgefäßes zugeführt. Insbesondere weist das Reaktionsgefäß ein kegelstumpfförmiges Ablenkblech 62 auf, das mit der Wand des Reaktionsgefäßes zusammenwirkt, um einen ringförmigen Raum 64 zu begrenzen, dem das zirkulierende Kühlgas aus dem Rohr 60 zugeführt wird. Das Kühlgas strömt aufwärts duch das Bett des reduzierten Erzes in der Kühlzone 14 zu einem ringförmigen Raum 66, der von der Wand des Reaktionsgefäßes und einem anderen ringförmigen, kegelstumpfförmigen Ablenkblech 68 begrenzt ist. Wenn das kohlenstoffhaltige Gas aufwärts durch die Kühlzone 14 strömt, reagiert es mit dem Eisenschwamm und kohlt ihn auf und kühlt ebenfalls den Eisenschwamm ab.

Aus dem ringförmigen Raum 66 verläßt das Gas das Reaktionsgefäß durch ein Rohr 70 und strömt durch einen Kühler 72, wo es durch direkten Kontakt mit Kühlwasser gekühlt und entwässert wird. Gekühltes Abgas aus dem Kühler 72 strömt durch ein Rohr 74 zu der Saugseite einer Pumpe 76 und dann zu dem Rohr 60, um die Kühlschleife zu vervollständigen. Das Wiederumiaufen von Gas durch die Schleife mittels der Pumpe 76 wird gesteuert, indem eine Bypaßleitung 78 um die Pu ,lpe vorgesehen ist, weiche einen Durchflußregler 80 enthält.

Wie oben erwähnt ist, basiert die vorliegende Erfindung auf der Erkenntnis, daß der Aufkohlungsgrad, der in der Kühlzone des Reaktionsgefäßes eintritt, durch Messen und Steuern des spezifischen Gewichtes des zirkulierenden Gases wirksam gesteuert werden kann. Der gemessene Wert des spezifischen Gewichtes kann auf verschiedene Weise verwendet werden, um wirksam die Zugabe von kohlenstoffhaltigem Gas zu der Kühlschleife zu regeln. Gemäß einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens nach F i g. 1 wird ein vorbestimmter konstanter Strom frischen kohlenstoffhaltigen Zusatzgases zu der Kühlschleife durch das Rohr 56 zugeführt, und die Zusammensetzung des Gases innerhalb der Kühlschleife wird durch Änderungen des Zwischenzonenstromes zwischen der Reduktions-

zone und der Kühlzone variiert. Da ein solcher Zwischenzonenstrom nicht leicht gemessen oder direkt gesteuert werden kann, ist zum Regulieren dieses Stromes ein indirektes Verfahren erforderlich. Insbesondere wird bei dem System nach F i g. 1 das spezifische Gewicht des durch das Rohr 60 strömenden Gases mit Hilfe einer herkömmlichen Vorrichtung 82 zum Messen des spezifischen Gewichtes gemessen, oder es kann aus der Zusammensetzung des Gases in einer bekannten Weise bestimmt werden. Der gemessene Wert des spezifischen Gewichtes wird verwendet, um ein Ventil 84 in einem Rohr 88 zu regeln, durch welches Gas aus der Kühlschleife abgezogen wird. Somit wird durch Regulieren des Abgasstromes aus der Kühlschleife mittels des Ventils 84 der Interzonengasstrom indirekt gesteuert.

Wie in F i g. 1 gezeigt ist, wird das frische kohlenstoffhaltige Zusatzgas, das dem System zugegeben wird, sowohl als Reduktionsgas in der Reduktionszone 12 als auch als Kühlgas in der Kühlzone 14 verwendet. Somit hat das Gas, das aus der Kühlschleife durch das Rohr 88 abgezogen wird, wesentlich reduzierenden Charakter und wird vorteilhaft zu der Reduktionsgasschleife durch Verbinden des Rohres 88 mit dem Rohr 26 der Reduktionsschleife überführt, wie dies gezeigt ist.

Zur Erläuterung der Erfindung sind beispielsweise Gaszusammensetzungen in Mol.-% auf einer Trockenbasis, die in verschiedenen Abschnitten des Systemes nach F i g. 1 erwartet werden können, in Tabelle I wiedergegeben. Entsprechende spezifische Gewichte sind ebenfalls angegeben. In der Tabelle ist A die Zusammensetzung im Rohr 56 nach Fi g. 1, B die Zusammensetzung im Rohr 60 und C die Zusammensetzung im Rohr 70 sowie D die Zusammensetzung im Rohr 30.

Tabelle I

	A	B	C	D
H₂	73	71	71	45
CO	13	7	6	26
CO₂	8	4	3	20
CH₄	6	18	20	9

0,33

0,277

0,263

Gaszusammensetzungen und spezifische Gewichte, wie sie in Tabelle I wiedergegeben sind, können in einem System nach F i g. 1 eine Eisenschwamm-Aufkohlung in der Größenordnung von ungefähr 2% ergeben.

Es wurde im allgemeinen gefunden, daß die prozentuale Aufkohlung des Eisenschwammes direkt mit dem spezifischen Gewicht des kohlenstoffhaltigen Gases variiert, welches durch die Kühlzone strömt, und daß die Beziehung zwischen spezifischem Gewicht und Aufkohlung druckabhängig ist. Unter Bezugnahme auf Fig.3 ist ein Diagramm dargestellt, welches die Beziehung zwischen dem spezifischen Gewicht und der Eisenschwammaufkohlung in einem System nach Fig. 1 zeigt, wenn es bei einem Druck von 2 kg/cm² betrieben wird. Da die Beziehung zwischen Aufkohlung und spezifischem Gewicht durch eine Anzahl von Verfahrensvariablen beeinflußt wird, sollte sie wünschenswert experimentell für jedes System und für die Betriebsbedingungen vorbestimmt werden, für die das erfindungsgemäße Verfahren verwendet werden soll.

Aus den in Tabelle I wiedergegebenen Werten ist erkennbar, daß das durch die Kühlschleife strömende Gas annähernd 70% Wasserstoff zusammen mit Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Methan in einer Gesamtmenge von ungefähr 30% enthält. Da kohlenstoffhaltige Gase während der Aufkohlung verbraucht werden, neigt das spezifische Gewicht des Gases dazu, abzufallen, wenn die Aufkohlungsreaktion fortschreitet. Um somit gleichbleibende Betiiebsbedingungen beizubehalten, muß ein Gas mit relativ hohem Anteil an kohlenstoffhaltigen Komponenten und einem entsprechend

ίο hohen spezifischen Gewicht der Kühlschleife zugegeben werden. Während es möglich ist, die erforderlichen zusätzlichen Kohlenmonoxid- und andere kohlenstoffhaltigen Gase durch Zugeben von zusätzlichem frischem Reduktionsgas aus einer außenliegenden Quelle in die Kühlschleife zuzugeben, wurde es gefunden, daß ein wirksamerer Betrieb erreicht werden kann, wenn für wenigstens einen Teil der Ersatzanforderung ein Gas verwendet wird, das die Zusammensetzung des Zuführungsgases zu der Reduktionszone aufweist. Wie in Tabelle I gezeigt ist, hat das Gas, welches dem Boden der Reduktionszone zugegeben wird, einen Gehalt an Kohlenmonoxid, Kohlendioxid und Methan, der wesentlich höher als der Wert der gleichen Komponenten in dem Zusatz-Reduktionsgas ist. Somit ist das Gas innerhalb der Reduktionszone ein wirksameres Mittel als das zusätzliche Reduktionsgas zum Erhöhen des spezifischen Gewichtes und der Aufkohlungswirksamkeit des Gases, das durch die Kühlschleife strömt.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform des in F i g. 1 gezeigten Systemes und wie oben erläutert ist, werden der Strom des frischen Zusatzgases zu der Kühlschleife und der Gasstrom, welcher die Kühlschleife verläßt, so eingestellt, daß eine gewisse Gasmenge aus der Reduktionszone des Reaktionsgefäßes abwärts in die Kühlzone strömt. Zu diesem Zweck wird die Strömung des frischen zusätzlichen Reduktionsgases durch das Rohr 56 im wesentlichen konstant gehalten, und der Abgasstrom durch das Rohr 88 ist so geregelt, daß ein Gas mit relativ hohem spezifischen Gewicht aus der Reduktionszone abwärts in die Kühlzone strömt. Durch Messen des spezifischen Gewichtes des durch die Kühlzone strömenden Gases und durch Verwenden des gemessenen spezifischen Gewichtes als Steuergröße zum Einstellen der Strömung des Abgases aus der Kühl-0,635 45 schleife wird die Strömung des Gases mit höherem spezifischen Gewicht aus der Reduktionszone in die Kühlzone indirekt geregelt, um das spezifische Gewicht des Gases innerhalb der Kühlzone auf einem Wert zu halten, der erforderlich ist, um einen gewünschten Aufkohlungsgrad des Eisenschwammes zu bewirken, der sich durch die Kühlzone bewegt.

Es ist verständlich, daß Gas aus der Kühischleif e wirksam entfernt wird auf Grund a) Aufkohlung des Eisenschwammes gemäß der Gleichung 2 CO —► C + CO2, b) Kondensation von Wasserdampf im Kühler 72 und c) Ausströmen von Gas durch das Rohr 88. Unter bestimmten Umständen kann die Summe von a), b) und c) geringer sein als das Zusatzgas, das durch das Rohr 56 in die Schleife eintritt. Somit ist es möglich, daß sowohl eine aufwärts als auch abwärts gerichtete Zwischenzonenströmung zwischen der Reduktions- und der Kühlzone vorhanden sind.

Unter Bezugnahme auf F i g. 2 ist ein System gezeigt, das im allgemeinen ähnlich dem nach Fig. 1 ist. Das Reaktionsgefäß 110 ist mit einer Reduktionszone 112 in dem oberen Abschnitt und einer Kühlzone 114 in dem unteren Abschnitt versehen. Reduktionsgas tritt in das System durch ein Rohr 120 ein und strömt durch ein

Rohr 164 zu der Saugseite einer Pumpe 170, von welcher es durch das Rohr 172 zu dem Boden der Kühlzone gepumpt wird. Das Kühlgas strömt aufwärts durch die Kühlzone 114 und dann aus dem Reaktionsgefäß durch das Rohr 182 zum Kühler 184, von wo es durch das Rohr 186 zurück zur Pumpe 170 zurückgeführt wird. Die Vorrichtung 188 zum Messen des spezifischen Gewichtes ähnnlich der entsprechenden Vorrichtung 82 nach Fig. 1 mißt das spezifische Gewicht des zwischen der Pumpenabgasseite und dem Reaktionsgefäß strömenden Gases. Jedoch ist bei dem System nach Fig.2 die fixierte Zusatzgas-Zuführung mit der Saugseite der Pumpe 170 anstatt mit deren Abgabeseite verbunden.

Gas wird kontinuierlich aus der Kühlschleife durch ein Rohr 190 abezogen, welches ein Regelventil 192 enthält, und der Ausgang der Vorrichtung 188 wird verwendet, um die Stellung des Ventiles 192 zu regeln. Somit wird wie bei dem System nach F i g. 1 das gemessene spezifische Gewicht des zirkulierenden Gases verwendet, um die Strömung des Abzugsgases aus der Kühischleife zu regeln und somit das Einströmen des Gases in die Schleife indirekt zu steuern, welches relativ reich an aufkohlenden Bestandteilen ist.

Es sei selbstverständlich hervorgehoben, daß die obige Erläuterung als Beispiel zu werten ist und verschiedene Modifikationen und Änderungen möglich sind, ohne sich jedoch dabei vom Kern der Erfindung zu entfernen. Wie oben erwähnt ist, beruht die Erfindung auf der Erkenntnis, daß der Aufkohlungsgrad von Eisenschwamm in der Kühlzone des Reaktionsgefäßes vorteilhaft durch Messen des spezifischen Gewichtes des zirkulierenden Gases und durch Verwenden des gemessenen spezifischen Gewichtes als eine Regelgröße gesteuert werden kann, um wirksam die Zugabegeschwindigkeit von kohlenstoffhaltigen Gasen zu dem Kühlgas innerhalb der Schleife zu regeln. Gemäß der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird diese Steuerung indirekt erreicht, indem der Wert des gemessenen spezifischen Gewichtes verwendet wird, um den Strom von Abgas aus der Schleife zu regeln. Jedoch ist es verständlich, daß alternativ der Abgastrom aus der ψ Schleife konstant gehalten werden könnte und der Ausgang der Vorrichtung zum Messen des spezifischen Gewichtes verwendet werden könnte, um die Strömung des frischen Zusatzgases oder das Verhältnis von frischem Zusatzgas zu Abgasstrom zu regeln, wenn dies gewünscht ist. In diesem Fall kann ebenfalls eine zwischenzonenförmige Strömung von Reduktionsgas durch das Reaktionsgefäß durch zweckmäßige Einstellungen der Strömungen des frischen Zusatzgases und des Abgases erreicht werden.

Hierzu 2 Blatt Zeichnungen

55

60

65

Claims

Patentansprüche:

1. Verfahren zum Reduzieren von teilchenförmigen NfeiaJtereen zu Metallpartikeln mit einem gewünschten Auikohhingsgrad in einem Reaktionsgefäß mit vertikalem Schaft und sich bewegendem Bett, mit einer Reduktionszone im oberen Abschnitt des Reaktionsgefäßes und einer Kühlzone im unteren Abschnitt des Reaktionsgefäßes, wobei ein heißes Reduktionsgas zu einem Punkt in der Reduktionszone geführt wird, das durch das partikelförmige Erz in der Reduktionszone zu einem zweiten, in Abstand zum ersten Punkt liegenden Punkt in der Reduktionszone strömt, wobei verbrauchtes Reduktionsgas aus dem Reaktionsgefäß an dem zweiten Punkt in der Reduktionszone entfernt wird, ein kohlenstoffhaltiges Kühlgas in einer Schleife zirkuliert, welche die Kühlzone und eine Leitung außerhalb des Reaktionsgefäßes einschließt, die einen Kühler zum Kühlen und eine Pumpe zum Zirkulieren des Kühlgases enthält, und wobei kohlenstoffhaltiges Zusatzgas zu der Schleife zugegeben wird und die Zugabegeschwindigkeit des kohlenstoffhaltigen Zusatzgases zu der Schleife wirksam geregelt wird, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht des Kühlgases bestimmt wird und die effektive Zugabegeschwindigkeit des Zusatzgases in Abhängigkeit von Änderungen bei dem so bestimmten spezifischen Gewicht reguliert wird, mit der Maßgabe, das spezifische Gewicht des durch die Kühlzone strömenden Gases und somit den damit erreichbaren Aufkohlungsbetrag auf einem gewünschten Wert zu halten.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Zugabegeschwindigkeit des Zusatzgases zu der Kühlschleife durch Zugeben von Zusatzgas über eine Leitung (56) zu der Kühlschleife mit einer vorbestimmten Geschwindigkeit, durch Entfernen von Kühlgas aus der Kühlschleife über eine Leitung (88,190) und durch Regeln der Geschwindigkeit der Gasentfernung in Ansprechen auf Änderungen des gemessenen spezifischen Gewichts des zirkulierenden Kühlgases geregelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das aus der Kühlschleife entfernte Kühlgas bei (28) erhitzt und mit dem Reduktionsgas kombiniert wird, das der Reduktionszone zugeführt wild.

4. Verfahren nach Anspruch 2 oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas aus der äußeren Leitung durch eine Leitung (88) an einem Punkt entfernt wird, der in der Kühlschleife zwischen dem Kühler (72) und dem Punkt liegt, an welchem frisches Zusatzgas der äußeren Leitung zugegeben wird.

5. Verfahren nach Anspruch 2. dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzgas aus einer äußeren Quelle der äußeren Leitung über eine Leitung (120) zwischen dem Kühler (184) und der Pumpe (170) zugegeben wird.

6. Verfahren nach Anspruch 2 oder 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas über eine Leitung (88, 190) von einem Punkt in der Kühlschleife zwischen der Pumpe (76, 170) und der Kühlzone (14, 114) entfernt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6,

dadurch gekennzeichnet, daß das Kühlgas, welches aus der Kühlschleife entfernt ist, nachdem es gekühlt worden ist, über eine Leitung (88,190) aus der äußeren Leitung entfernt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das Zusatzgas der Kühlschleife mit einer bestimmten geregelten Geschwindigkeit zugegeben wird und Kühlgas aus der Kuhlschleife mit einer Strömungsgeschwindigkeit abgezogen wird, die verursacht, daß kohlenstoffhaltiges Gas von der Reduktionszone abwärts zu der Kühlzone strömt

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß Zusatzgas der Kühlschleife mit einer vorbestimmten geregelten Geschwindigkeit zugegeben wird und Kühlgas aus der Kühlschleife mit einer geregelten Geschwindigkeit abgezogen wird, so daß kohlenstoffhaltiges Gas von der Kühlzone aufwärts zu der Reduktionszone strömt.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das spezifische Gewicht des zirkulierenden Kühlgases bei (82, 188) in der äußeren Leitung (60,172) gemessen wird, nachdem das Gas abgekühlt worden ist