NO783733L - Fremgangsmaate til aa redusere metallmalm i partikkelform til metall - Google Patents

Description

Denne oppfinnelse angår gassreduksjon av partikkel-formige metallmalmer til metaller i partikkelform i en vertikal sjaktreaktor med vandrende sjikt, og særlig en fremgangsmåte til ved gassreduksjon å fremstille svampmetall ved en på forhånd bestemt ønsket karburiseringsgrad. I den følgende beskrivelse vil fremgangsmåten bli beskrevet i forbindelse med reduksjon av jernmalm til svampjern. For en fagmann vil det imidlertid frem-

gå av denne beskrivelse at oppfinnelsen også kan komme til anvendelse ved behandling av andre malmer enn jernmalm.

Ved fremstilling av svampjern i en vertikal sjaktreaktor med vandrende sjikt anvendes i alminnelighet to hoved-

trinn, nemlig reduksjon av malmen i en reduksjonssone med en egnet, varm reduksjonsgass, typisk en gass som for det meste består av karbonmonoksyd og hydrogen, ved temperaturer av størrelses-orden 700-1000°C, fortrinnsvis 750-950°C, og kjøling av det resul-terende svampjern med et gassformig kjølemiddel til en temperatur av størrelsesorden 100-200°C, fortrinnsvis under 100°C. En fremgangsmåte av denne art er beskrevet i US patent nr. 3 765 872,

hvor det anvendes en vertikal reaktor med en reduksjonssone i den øvre del og en kjølesone i den nedre del. Den malm som skal behandles, beveger seg nedover gjennom reduksjonssonen, hvor den reduseres med en strøm av varm reduksjonsgass, hvoretter den reduserte malm passerer gjennom en kjølesone, i hvilken den kommer i kontakt med en strøm av kjølegass. Det kjølte svampjern uttas fra bunnen av reaktoren. Vanligvis blir både reduksjonsgassen og kjølegassen resirkulert i lukkede sløyfer, til hvilke strømmer av frisk gass tilsettes og fra hvilken strømmer av brukt gass uttas.

Svampjern fremstilt ved fremgangsmåten ifølge US patent

3 765 872 blir vanligvis anvendt som en kilde for jern-enheter for fremstilling av stål i en elektrisk lysbueovn. Dette svampjern inneholder normalt en viss andel av jernoksyd, f.eks. 10-20 vekt%, da det ikke lønner seg å forsøke å oppnå 100% metallisering av malmen i gassreduksjonsreaktoren. Etter hvert som graden av reduksjon av det jernholdige materiale nærmer seg 100% metallisering, blir det stadig vanskeligere og mer tidrøvende, og krever også større mengder av reduksjonsgass, å fjerne resten av oksygenet fra materialet. Reaksjonshastigheten ved reduksjonen kan riktig-nok økes i noen grad ved forhøyelse av temperaturen, men temperaturøkningen er begrenset ved at driftstemperaturen må holdes under sintringstemperaturen hvis svampjernet fortsatt skal kunne fjernes fra reaktoren uten vanskeligheter.

Denne temperaturbegrensning gjelder ikke elektriske ovner i hvilke det jernholdige materialet behandles i smeltet form. Det er således teoretisk mulig å chargere den elektriske ovn med svampjern inneholdende rundt 85% metall og tilsette en tilstrekkelig mengde elementært karbon til ovnschargen til å

binde det oksygen som er igjen i jernmalmen. Det er imidlertid vanskelig å oppnå intim kontakt mellom elementært karbon og svampjernpartiklene i den elektriske ovn, spesielt siden karbonet har en vesentlig lavere densitet enn jernet og har tendens til å segregeres fra dette. Karburiseringen av svampjernet blir derfor hensiktsmessig utført før svampjernet tilføres stålovnen, f.eks. i reduksjonsreaktoren.

Denne karburisering av svampjernet med en karbon-holdig gass i en reduksjonsreaktor er beskrevet i eksempelvis US patent nr. 3 136 624, nr. 3 748 120 og nr. 3 765 872 og canadisk patent nr. 508 951. Det er alminnelig kjent når det gjelder drift av en reaktor med vandrende sjikt, at karbonav-setning på de metallholdige partikler finner sted både i reduksjonssonen og i kjølesonen, og at under hensiktsmessige betin-gelser kan det meste, om ikke alt, avsatt karbon bringes til å reagere under dannelse av jernkarbid.

Når svampjern inneholdende jernkarbid anvendes som utgangsmateriale ved fremstilling av stål i en elektrisk lysbueovn, oppnås en rekke viktige fordeler. For det første har sådant svampjern et nedsatt smeltepunkt, hvilket letter smeltningen under stålfremstillingsprosessen. Videre er karbon i form av jernkarbid betydelig mer reaktivt enn ellers og er et mer effektivt reduksjonsmiddel for det gjenværende oksygen i svampjernet i elektroovnen. En ytterligere fordel med å bruke svampjern inne holdende jernkarbid er at reaksjonen mellom jernkarbid og gjenværende oksyd av toverdig jern i svampjernet forbruker mindre varme enn reaksjonen mellom elementært karbon og jern(II)-oksyd.

Andre fordeler ved bruken av svampjern inneholdende jernkarbid som en charge for elektroovnen har sitt opphav i at det ved reduksjonen av gjenværende jern(II)-oksyd med jernkarbidet dannes karbonmonoksyd som bobler opp gjennom smeiten og frem-bringer en gunstig agitering av denne. Den gass som dannes, frem-bringer også et lett, skumaktig slagg som dekker elektrodene og således reduserer strålingstap til tak og vegger i ovnen. Det skumaktige slagg medfører en ytterligere fordel i tilfeller hvor det anvendes kontinuerlig tilførsel av svampjern til ovnen, ved at svampjern-pelletene forvarmes idet de faller gjennom slagget og begynner å reagere før de når smeltebadet.

Det skal bemerkes at ovennevnte fordeler kan oppnås uten at man øker den termiske belastning på elektroovnen. De viktigste reaksjoner under reduksjonen av gjenværende jernoksyd med jernkarbid kan angis som følger:

Det vil ses av ovenstående reaksjons ligninger at reduksjonsreaksjonen er endoterm, men det dannes karbonmonoksyd som oksyderes til karbondioksyd ved en sterkt eksoterm reaksjon. Reduksjonen av jern(II)-oksydet i svampjernet ved karbonet i dette ikke medfører noen økning i elektroovnens varmebehov. I alminnelighet er det blitt funnet at det alt i alt er fordelaktig, når økonomiske og andre hensyn tås med i betraktningen,

å drive gassreduksjonsanlegget slik at det erholdes et svampjern med mindre enn det maksimalt oppnåelige metallinnhold, og at svampjernet karbureres i reduksjonsanlegget i tilstrekkelig grad til at reduksjonen kan fullføres i elektroovnen, hvorved ovnens høytemperatur-reduksjonsevne utnyttes effektivt.

Når det gjelder fordelingen av reduksjonsfunksjonen mellom reduksjonsanlegget og elektroovnen, er det blitt funnet hensiktsmessig å benytte en parameter som kan betegnes som den "potensielle" eller "ekvivalente" metallisering. Det er blitt funnet at hver prosent av karbon som foreligger i svampjernet som jern(III)-karbid eller elementært karbon, i alminnelighet kan redusere ca. 6% FeO i elektroovnen. Et 85% metallisert svampjern inneholdende 2% reaktivt karbon kan således sies å ha en potensiell metallisering på 97%, i den forstand at hvis karbonet i svampjernet reagerer fullstendig med gjenværende FeO i jernet,

så vil det oppnås en 97% metallisering.

Det merkes at mens en viss grad av karburisering av svampjernet gir viktige fordeler som angitt ovenfor, så er en for høy grad av karburisering ufordelaktig i flere henseender. Eksempelvis vil en for vidtgående karburisering destabilisere

den elektriske lysbue i stålovnen, hvorved ovnens varmefaste foring borttæres hurtigere. Idet må raffineringsperioden for-lenges for at karbonoverskuddet skal elimineres. I mange tilfeller faller det ønskede karboninnhold i svampjernet i området 1-3 vekt%. Det vil fremgå at den praktiske utførelse ved frem-stillingen av et svampjern med et på forhånd bestemt ønsket forhold mellom metallisering og potensiell metallisering slik at de ovenfor angitte fordeler oppnås, i stor grad avhenger av re-gulerbarheten av karburiseringstrinnet i reduksjonsprosessen.

For en gitt ønsket potensiell metallisering tar man sikte på å holde karboninnholdet i svampjernet innenfor snevre grenser.

Som nevnt ovenfor, er det kjent at karburisering av svampjernet kan oppnås i reduksjonssonen i en reaktor med vandrende sjikt. Eksempelvis nevnes at karburisering av metalliserte pellets i reduksjonssonen i en slik reaktor er beskrevet i US patent

3 748 120. Karburiseringen i reduksjonssonen kan imidlertid ikke lett reguleres med den ønskede grad av nøyaktighet, idet den vesentlige fordring når det gjelder reduksjonssonen er at drifts-betingelsene reguleres slik at det oppnås optimal ønsket reduksjon, og de optimale reduksjonsbetingelser er vanligvis.ikke de optimale karburiseringsbetingelser. Det samme dilemma gjelder i noen grad kjølesonen hvis både kjølingen og karburiseringen skal utføres i denne. Som angitt i US paten 3 765 872 finnes det imidlertid flere måter å løse problemet på når det gjelder driften av kjøle-sonen.'

Et problem som har gjort seg gjeldende ved forsøk på å oppnå en nøyaktig regulering av karburiseringen i et reduksjons-system av den type som er beskrevet i US patent 3 765 872, har sin rot i at graden av karburisering som finner sted i reduksjonssonen, kan være så høy at det svampjern som tilføres kjølesonen, allerede kan inneholde mer enn den ønskede mengde av karbon.

Det vil være klart at under slike omstendigheter kan svampjern-produktets karburiseringsgrad ikke reguleres ved regulering av karburiseringsgraden 1 kjølesonen.

Den foreliggende oppfinnelse tar følgelig sikte på ■ å tilveiebringe en forbedret fremgangsmåte til regulering av karburiseringen av svampjern i en reduksjonsreaktor med vandrende sjikt av vann. Et annet formål med oppfinnelsen er å tilveiebringe en fremgangsmåte til å hindre avsetning av karbon i reduksjonssonen i slike reaktorer, hvorved karburiseringen i reaktorens kjølesone kan bringes under kontroll. Andre formål med oppfinnelsen vil dels være åpenbare og dels bli omtalt nedenfor.

Til ytterligere belysning av oppfinnelsen kan det nevnes at reduksjonen av FeO i reaktorens reduksjonssone utføres ved hjelp av en varm reduserende gass som stort sett består av karbonmonoksyd og hydrogen, i henhold til de følgende ligninger:

Karburiseringsreaksjonene som finner sted samtidig med reduksjons-reaksjonene, kan angis ved følgende ligninger:

Det er kjent at karburiseringsreaksjonene begunstiges av temperaturer av størrelsesorden 500-700°C, og karburiseringen foregår gjerne nær reduksjonssonens sentrum. Av ligning (5) vil det ses at karburiseringshastigheten i reduksjonssonen påvirkes på vesentlig måte ikke bare av temperaturen, men også av konsentrasjonen av karbonmonoksyd i reduksjonsgassen.

Det ble nå overraskende funnet at skjønt karbonmonoksyd forbrukes i henhold til ligning (3), skjer det i reduksjonssonen ofte ehnettoproduksjon av karbonmonoksyd. Uten å ville begrense oppfinnelsen ved en spesielt teoretisk forklaring på hvorfor dette forholder seg slik, nevnes at vår nåværende oppfatning er at dette overraskende resultat skyldes omdannelsen av karbondioksyd til karbonmonoksyd i den nedre del av reduksjonssonen, i henhold til den følgende ligning:

Denne reaksjon synes å være begunstiget i reduksjonssonens nedre del både på grunn av den relativt høye temperatur på dette sted, og også på grunn av at svampjernet her katalyserer rekasjonen.

Ved hjelp av ligningene (5) og (7) vil man se at reaksjonen ifølge ligning (7), hvis denne finner sted, vil fremme■avsetning av karbon i henhold til ligning (5), både ved at den fører til nedsettelse av konsentrasjonen av karbondioksyd i gassen og økning av konsentrasjonen av karbonmonoksyd i denne.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes en fremgangsmåte til å redusere partikkelformig metallmalm til partikler av svampmetall i en vertikal reaktor med vandrende sjikt og med en reduksjonssone i sin øvre del, hvor en varm reduserende gass som overveiende består av karbonmonoksyd og hydrogen, bringes til å strømme gjennom en del av sjiktet, hvorved metallmalmen reduseres til metall, hvilken reaktor i sin nedre del har én kjølesone. for kjøling av metallet,karakterisert vedat den reduserende gass sirkuleres i en sløyfe som omfatter reduksjonssonen og en ytre ledning som forbinder toppen og bunnen av reduksjonssonen og inne- ■ holder en kjøler for avvanning av avløpsgassen fra reduksjonssonen, frisk reduksjonsgass tilføres fra en gasskilde utenfor sløyfen til et sted i sløyfen mellom kjøleren og reaktoren, og vanndamp tilsettes til reduksjonsgassen i den øvre del av reduksjonssonen for å redusere karbonmonoksydinnholdet i avløpsgassen fra reduksjonssonen og derved nedsette mengden av karburisering i reduksjonssonen.

Ved utførelsen av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen blir dannelsen av elementært karbon og jern(III)-karbid i reduksjonssonen i reaktoren indirekte nedsatt ved at karbonmonoksydinnholdet i gassen i reduksjonssonen nedsettes. Spesielt bemerkes at innholdet av vanndamp i gassen reguleres slik at reaksjonen ifølge lingning(7) drives mot venstre, dvs. at den nedenfor angitte, velkjente vanngassreaksjon fremmes:

Det er blitt funnet at man ved passende regulering av vanndampinnholdet i den reduserende gass kan nedsette vesentlig den mengde karbon som dannes i reduksjonssonen,. fordi karbon-monoksydet i gasstrømmen antakelig fortrinnsvis reagerer i henhold til ligning (8) under dannelse av karbondioksyd heller enn i henhold til ligning (5) under dannelse av elementært karbon. Spesielt påpekes at karboninnholdet i svampjernet på denne måte kan nedsettes til en verdi under den minimumsverdi som kreves for svampjernproduktet, og derved muliggjør en effektiv regulering av og kontroll med karboninnholdet i svampjernet i kjølesonen uten at dette får uheldige følger for optimaliseringen av reduksjonsbetingelsene i reduksjonssonen.

Den ytre del av reduksjonssløyfen omfatter vanligvis,

i tillegg til gasskjøleren, en sirkulasjonspumpe og et varmeapparat for oppvarmning av den reduserende gass, gjennom hvilke avløpsgassen fra reaktoren passerer i serie. Vanndamp kan tilsettes til den sirkulerende gass, f.eks. like%før gassen kommer inn i varmeapparatet, så vel som tilføres direkte til reaktoren nær toppen av reduksjonssonen. Vanndamp kan også tilføres den utjevningsstrøm av reduserende gass som tilføres reduksjonsgass-sløyfen, og separate deler av vanndampen kan føres inn på to eller flere av disse steder i systemet. Hvis vanndampinnholdet i den reduserende avløpsgass er relativt høyt, kan det dessuten nedsettes til den ønskede verdi ved regulering av strømmen av kjølevann til gasskjøleren.

Tilsetningen av vanndamp til den reduserende gass vil nødvendigvis fortynne de reduserende bestanddeler i gassen. Hvis vanndamp tilsettes til den gass som innmates i reduksjonssonen, vil forholdet H2: (H2+ H-jO) nedsettes vesentlig, og følgelig vil gassens reduksjonspotensial nedsettes ved bunnen av reduksjonssonen, dvs. det sted i systemet ved hvilket den siste og vanskeligste del av reduksjonen finner sted, og en gass av høy kvalitet er særlig viktig.

Når vanndamp tilsettes nær toppen av reduksjonssonen hvor den første og relativt problemfrie reduksjon av malmen finner sted, vil imidlertid fortynningen av den reduserende gass med vanndamp ha. relativt liten virkning på den samlede reduksjons-effektivitet. Videre er den ønskede vanngassreaksjon (ligning 8 ovenfor), som finner sted etter tilsetning av vanndamp til den reduserende gass, eksoterm og bidrar således til oppvarmningen av den innkommende friske malm. Enn videre er det jernoksyd som er til stede ved toppen av sjiktet, en god katalysator for vanngass- reaksjonen og fremmer således denne ønskede reaksjon.

Tilsetningen av vanndamp til den gass som innmates

i reduksjonssonen, som kan ha de ovenfor nevnte ulemper, er under tiden fordelaktig i det spesielle tilfellet hvor den g-ass som til-føres reduksjonssonen, inneholder en betydelig mengde metan, som f.eks. når den utjevningsgass som tilføres reduksjonsgassløyfen, er en omformet gass anriket på metan eller naturgass, eller koks-ovnsgass anvendes som utjevningsgass. I slike tilfeller kan vanndampen reagere med metan i henhold til den følgende ligning:

På denne måte dannes ytterligere mengder av de reduserende bestanddeler hydrogen og karbonmonoksyd.

I noen tilfeller er det blitt funnet å være fordelaktig å anvende en kompromiss-fremgangsmåte, dvs. å tilsette en mindre andel av vanndampen til den reduserende gass som tilføres reaktoren, og en stor andel av vanndampen til den øvre del av malmen i reaktorens reduksjonssone.

Formålene og fordelene med den foreliggende oppfinnelse skal nå forklares nærmere under henvisning til tegningen: Fig. 1 viser skjematisk et system omfattende en vertikal reaktor med tilbehør for utførelse av en foretrukken utførelsesform av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Fig. 2 viser et lignende system for utførelse av en modifikasjon av fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen.

På fig. 1 betegner tallet 10 generelt en vertikal reaktor (sjaktreaktor) med en reduksjonssone 12 i den øvre del og en kjølesone 14 i den nedre del. Reaktoren 10 er hensiktsmessig varmeisolert og er på innsiden foret med et varmefast materiale på kjent måte. Partikkelformig malm som skal behandles, innføres i reaktoren 10 gjennom en tilførselsledning 16. Den malm som skal påsettes, kan ha form av klumper eller på forhånd fremstilte pellets. Den synker nedover gjennom reduksjonssonen,

i hvilken den for det meste reduseres til svampjern av en opp-overstrømmende reduserende gass, deretter gjennom kjølesonen 14,

i hvilken den kjøles av oppoverstrømmende kjølegass, og forlater reaktoren via et utløp 18. Den midtre del av reaktoren 10 omfatter en utvidet del -20, hvis øvre veggparti sammen med et ringformet skjørt 22 danner et ringformet kammer 24, i hvilket

den innkommende reduserende gass innføres gjennom en ledning 26, og hvilket tjener til å fordele gassen rundt reaktorens periferi. Den reduserende gass strømmer oppover gjennom reduksjonssonen 12 og forlater reaktoren gjennom en ledning. 28.

Det nedre parti av den utvidede del 20 smalner av

og går over i et uttakskammer 30, med et innløpskammer 32 for kjølegass som tilføres gjennom ledning 34, hvilket kammer 32

tjener til å fordele kjølegassen rundt reaktorens periferi. Kjølegassen strømmer oppover gjennom kjølesonen til et ring-

formet utløpskammer 36 for kjølegass. Dette kammer 36 dannes av veggen i nevnte utvidede del 20 og en skjermplateanordning 38. Kammeret 36 tjener til å samle opp kjølegassen ved toppen av kjølesonen og lede den videre til utløpsledningen 40 for kjølegass.

Det vises nå til venstre side av fig. 1. Reduserende gass for reduksjon av malmen tilføres fra en kilde 50. Denne kilde kan typisk være en kjent katalytisk omformer av den type som omformer en blanding åv naturgass og vanndamp til en blanding av hydrogen og karbonmonoksyd. Alternativt kan det anvendes koks-ovnsgass, enten som produsert eller omformet. Også den reduserende gass kan produseres ut fra andre gassformige hydrokarboner enn naturgass, eller ut fra væskeformige hydrokarboner eller kull.

Den reduserende gass fra kilden 50 strømmer gjennom en ledning 60 til reduksjonsgassløyfen, nærmere bestemt til en strømningsregulator 62 plassert i en ledning 64, som bevirker at det etableres en på forhånd bestemt strøm av reduserende gass til reaktoren 10. Den reduserende gass strømmer gjennom en ledning 64 til et varmeapparat 66, i hvilket den oppvarmes til en temperatur på ca. 750-950°C, og gassen strømmer deretter gjennom ledning

26 til reaktoren, som beskrevet ovenfor.

Avløpsgassen fra reaktoren strømmer gjennom en

ledning 28 til en bråkjøler 80, i hvilken en del av vannet ut-kondenseres fra gassen og støv fjernes. Gass fra kjøleren 80

kan følge en av to veier. Således kan den strømme gjennom en ledning 82 med tilbakeslagsventilen 84 til og gjennom en mot-trykksregulator 86, hvoretter den slippes ut i atmosfæren, føres til et passende lagringssted eller anvendes som brennstoff. Avløpsgass fra kjøleren 80 kan også resirkuleres fra ledning 82 gjennom ledning 88, sirkulasjonspumpen 90, ledning 92 med ventilen 94, tilbake til ledning 64 og videre til reaktorens reduksjons

sone. Normalt vil hoveddelen av avløpsgassen fra kjøleren 80

bli resirkulert gjennom ledning 88 og pumpen 90 i reduksjons-gassløyfen, og bare en mindre del vil bli uttatt fra sløyfen gjennom ledning 82 for å anvendes som brennstoff, lagres eller utslippes til atmosfæren.

Som nevnt ovenfor kjøles den reduserte malm ved hjelp av kjølegass i reaktorens kjølesone 14. Det vises nå

til den nedre, venstre del av fig. 1. Kjølegass tilføres systemet gjennom en ledning 96 forsynt med en stengeventil 98 og en strøm-ningsregulator 100. Teoretisk kan en rekke forskjellige kjøle-gasser anvendes, innbefattet hydrogen, karbonmonoksyd, blandinger derav, metan eller andre hydrokarbongasser, karbondioksyd eller nitrogen. I henhold til den foreliggende oppfinnelse blir imidlertid svampjernet karburisert i kjølesonen til en ønsket regulerbar grad, og for oppnåelse av dette må kjølegassen inneholde en regulerbar mengde av karburiserende bestanddeler, som nærmere beskrevet nedenfor. I noen tilfeller kan det være ønskelig at utjevnings-kjølegass som tilsettes, har samme sammensetning som den utjevnings-reduksjonsgass som tilføres fra kilde 50. For dette formål forbindes ledning 60 med ledning 96 via en ledning 102 inneholdende stengeventilen 104.

Etter at kjølegassen er ført inn i kjølegassløyfen, strømmer den til en blåser 10 6, hvis utløp er- forbundet med ledning 34 som inneholder den automatiske strømningsregulator 108. Avløpsgass som forlater kjølesonen gjennom ledning 40, strømmer til og gjennom en kjøler 110, i hvilken den kjøles og avvannes, og deretter gjennom en ledning 112 tilbake til sugesiden av pumpen 106, hvorved kjølesløyfen er avsluttet. Kjølegassen kan uttas fra kjølesløyfen gjennom en ledning 114 inneholdende en strømningsregulator 116. I noen tilfeller er kjølegassens sammensetning slik at den med fordel kan overføres til reduksjonsgass-sløyfen, og for dette formål er ledning 114 forbundet med ledning 88 via en overføringsledning 117 inneholdende stengeventilen 118, på en slik måte at kjølegass som uttas fra kjølesløyfen, kan tilsettes til den gass som sirkulerer i reduksjonsgassløyfen. Hvis man ikke ønsker å overføre den uttatte kjølegass til reduksjons-gassløyfen, kan brukt kjølegass føres gjennom ventilen 120 i ledning 114 til ledningen 82 og herfra til utslipp, lagring eller anvendelse som brennstoff, etter ønske.

I henhold til den foreliggende oppfinnelse vil

som nevnt den vanngassreaksjon som normalt finner sted i den øvre del av reduksjonssonen, fremmes ved tilførsel av vann-

damp til reduksjonsgassløyfen. I en foretrukken utførelsesform av oppfinnelsen blir vanndamp tilført systemet fra en tilførsels-ledning 130 og strømmer gjennom ledning 136 med ventilen 138 til et plenumkammer 140, fra hvilket vanndampen føres gjennom åpninger 142 i den øvre del av malmmassen i reduksjonssonen. Vanndamp kan også strømme fra ledning 130 gjennom ledning 132 med ventilen 134 til ledning 64 og fra denne gjennom varmeapparatet 66 til bunnen av reduksjonssonen 12. Videre kan en del av vanndampen tilføres reduksjonssløyfen gjennom dyser 142, og en annen og foretrukken mindre andel av vanndampen kan føres til ledning 64 gjennom ledning 13 2.

Den mengde vanndamp' som anvendes,,avhenger av slike faktorer som vanninnholdet i den resirkulerte gass som strømmer gjennom ledning 92, temperaturen av den gass som tilføres reaktoren og den hastighet malmen tilføres med. I alminnelighet vil den mengde vanndamp som tilsettes, ligge mellom 1 og 20 volum%. Typisk kan den vanndampmengde som tilsettes sløyfen gjennom ledning 132, være ca. 1-5 mol% av den sirkulerende gass, og den vanndamp som tilsettes gjennom ledning 136, kan utgjøre ca.

3-15 mol% av den sirkulerende gass.

Det vises nå til fig. 2, hvor det illustrerte system stort sett er som på fig. 1, hvorfor de samme henvisningstall er anvendt på tilsvarende deler. I systemet på fig. 2 er en separat katalytisk reaktor innskutt i reduksjonsgassløyfen. Avløpsgassen fra reduksjonssonen 12 strømmer gjennom ledning 28 til og gjennom den katalytiske reaktor 150 og herfra gjennom ledning 152 til kjøleren 80.■ Vanndamp tilføres reaktoren 150 gjennom en ledning 154 inneholdende ventilen 156. Som nevnt ovenfor er denne ut-førelsesform av oppfinnelsen beheftet med den ulempe at et sær-skilt utstyr er påkrevet, men gir den fordel at reaksjonen mellom vanndampen og den reduserende gass kan reguleres uavhengig av de reaksjoner som finner sted i reaktorens reduksjonssone.

Til ytterligere klargjøring av oppfinnelsen er det

'i tabell I nedenfor angitt data vedrørende noen illustrerende forsøk, både med og uten tilsatt vanndamp. I tabell I representerer F^- Fj. strømningshastighetene, uttrykt i vanlige enheter, på fem forskjellige steder i systemet, som følger:

F^- Ledning 60

F_ Ledning 64

F^- Ledning 34

F^- Ledning 136

F5- Ledning 132

Strømningshastighetene i tabell I erholdtes ved at strømmen av utjevningsgass F^pr. tonn malm i forsøk nr. 1 ble gitt den vilkårlige grunnverdi 100 strømningsenheter. De andre strømningsverdiene i tabellen representerer strømningen pr. tonn malm i forhold til denne grunnverdi.

Ved sammenligning mellom forsøk 1 og 2 på den ene side og forsøk 3-7 på den annen side vil det fremgå at tilsetningen av vanndamp til den sirkulerende reduksjonsgass i betydelig grad reduserer karburiseringen i reduksjonssonen, hvorved det kan oppnås en effektiv regulering av karburiseringen i kjølesonen, slik at en mer presis regulering kan oppnås i denne. Det vil selvsagt være klart at ovenstående beskrivelse bare skal være illustrerende, og at mange forandringer kan gjøres i andelene og betingelsene uten at man kommer utenfor oppfinnel-sens ramme.

Claims (8)

1. Fremgangsmåte til å redusere partikkelformig metallmalm til partikler av svampmetall i en vertikal sjaktréaktor med vandrende sjikt og med en reduksjonssone i den øvre del, hvor en varm reduserende gass som for det meste består av karbonmonoksyd og hydrogen, bringes til å strømme gjennom en del av sjiktet for å redusere metallmalmen til metall, og en kjølesone i reaktorens nedre del for kjøling av metallet,karakterisertved at man sirkulerer den reduserende gass i en sløyfe som omfatter reduksjonssonen og en ytre ledning som forbinder toppen og bunnen av reduksjonssonen og inneholder en kjøler for avvanning av avløps-gassen fra reduksjonssonen, tilfører frisk reduserende gass fra en kilde for sådan gass utenfor sløyfen til et sted i sløyfen mellom kjøleren og reaktoren, og tilsetter vanndamp til den reduserende gass i den øvre del av den reduserende sone for å redusere karbonmonoksydinnholdet i avløpsgassen fra reduksjonssonen og derved nedsette mengden av karburisering i reduksjonssonen.

2. Fremgangsmåte ifølge krav 1,karakterisert vedat man tilfører en strøm av varm reduserende gass til. reaktoren nær bunnen av reduks jonssonen for å bringe gassen til å strømme oppover gjennom sjiktet av metallholdig materiale i denne sone, uttar gass fra reaktoren nær toppen av den reduserende sone og kjøleren for å fjerne.vann, gjenoppvarmer den kjølte gass for å danne nevnte strøm av varm gass som tilføres reaktoren, og tilfører den friske reduserende gass fra sløyfens ytre kilde mellom gasskjølestedet og gassgjenoppvarmningsstedet i sløyfen.

3. Fremgangsmåte ifølge krav 2,karakterisert vedat man avventilerer en del av den kjølte gass fra sløyfen og tilfører den friske reduserende gass fra den ytre kilde til sløyfen mellom stedet for gassavventilering og stedet for gass-gjenoppvarmning.

4. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat den samlede mengde vanndamp som tilsettes til den reduserende gass, er mellom 3 og 15 mol%.

5. Fremgangsmåte ifølge krav 2 eller 3,karakterisert vedat en del av vanndampen tilsettes til i sløyfen på et sted mellom friskgassinnløpet og reaktoren, og en annen del av vanndampen tilsettes til reaktoren nær toppen av reduksjonssonen.

6. Fremgangsmåte ifølge krav 5,karakterisert vedat en hovedandel av vanndampen tilsettes til reaktoren nær toppen av reduksjonssonen, og en mindre andel av vanndampen tilsettes til sløyfen på et sted mellom frisk-gassinnløpet og reaktoren.

7. Fremgangsmåte ifølge krav 6,karakterisert vedat vanndampen tilsettes til den sirkulerende reduksjonsgass i en mengde på 1-5 mol%.

8. Fremgangsmåte ifølge et av de foregående krav,karakterisert vedat metallmalmen er jernmalm som reduseres til svampjern.