DE1044849B

DE1044849B - Process for the production of sponge iron by reducing iron ore with a gas consisting mainly of hydrogen and carbon oxide as a reducing agent without adding solid reducing agents to the iron ore in a vertical shaft furnace heated by electrical resistance

Info

Publication number: DE1044849B
Application number: DEN10143A
Authority: DE
Inventors: Olaf Jensen
Original assignee: Norsk Hydro Elektrisk Kvaelstof AS
Current assignee: Norsk Hydro Elektrisk Kvaelstof AS
Priority date: 1954-02-02
Filing date: 1955-02-02
Publication date: 1958-11-27

Description

Verfahren zur Erzeugung von Eisenschwamm durch Reduktion von Eisenerz mit einem hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenoxyd bestehendem Gas als Reduktionsmittel ohne Zugabe fester Reduktionsmittel zum Eisenerz in einem durch elektrische Widerstandsbeheizung beheizten vertikalen Schachtofen Eisenerz kann bekanntlich mit Gas bei einer Temperatur von etwa 900 bis 1000° C trocken reduziert werden. Als reduzierende Gase kommen technisch vor allem Kohlenoxyd und Wasserstoff sowie deren Mischungen in Betracht. Andere kohlen- und wasserstoffhaltige Gase müssen erst in Kohlenoxyd und Wasserstoff zerlegt werden, ehe sie zur Reduktion von Eisenerz gebraucht werden.Process for the production of sponge iron by reducing iron ore with a gas consisting mainly of hydrogen and carbon oxide as a reducing agent without adding solid reducing agents to the iron ore in one by electrical resistance heating heated vertical shaft furnace iron ore can be known to gas at one temperature can be reduced from about 900 to 1000 ° C dry. Come as reducing gases technically above all carbon oxide and hydrogen as well as their mixtures are considered. Other gases containing carbon and hydrogen must first be converted into carbon oxide and hydrogen decomposed before they are used to reduce iron ore.

Die Reduktion von Eisenoxyd mit Kohlenoxyd zu Eisen ist eine schwach exotherme Reaktion, während die Reduktion mit Wasserstoff endotherm ist und daher Energiezufuhr erfordert. Bei Gasgemischen aus Kohlenoxyd und Wasserstoff ist der Reduktionsprozeß endotherm, falls das Gas mehr als 25 bis 30 Volumprozent H2 enthält, und dem Ofen muß von außen Energie zugeführt werden, damit in demselben die richtige Temperatur aufrechterhalten bleibt.The reduction of iron oxide with carbon oxide to iron is a weak one exothermic reaction, while reduction with hydrogen is endothermic and therefore Requires energy supply. In the case of gas mixtures of carbon oxide and hydrogen, the Endothermic reduction process if the gas contains more than 25 to 30 percent by volume of H2, and the furnace must be supplied with energy from outside so that the correct energy can be used in it Temperature is maintained.

Es ist bekannt, Eisenerz mit einem hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenoxyd bestehenden Gas ohne Zugabe fester Reduktionsmittel zum Eisenerz in einem vertikalen Schachtofen mit elektrischer Widerstandserhitzung zu reduzieren. Es ist ferner bekannt, daß dieser Prozeß viele Vorteile mit sich bringt, wenn das Reduktionsgas, auf den Wasserstoffgehalt und Kohlenoxydgehalt berechnet, mindestens 50 Volumprozent Wasserstoff enthält. Die Erfahrung hat gezeigt, daß, wenn das Gas mindestens 50% Wasserstoff enthält, die Kohlenstoffausscheidung beim Abkühlen des Eisenschwammes in einem solchen Gas genügend gering ist. Außerdem beschleunigt ein so hoher Wasserstoffgehalt die Reaktionsgeschwindigkeit wesentlich, so daß der Reduktionsprozeß rascher verläuft, als wenn ein Reduktionsgas gebraucht wird, das im wesentlichen Kohlenoxyd enthält.It is known to contain a mainly hydrogen and iron ore Carbon oxide existing gas without the addition of solid reducing agents to the iron ore in one vertical shaft furnace with electrical resistance heating. It is also known that this process has many advantages when the reducing gas, calculated on the hydrogen content and carbon oxide content, at least 50 percent by volume Contains hydrogen. Experience has shown that if the gas is at least 50% Contains hydrogen, which precipitates carbon when the sponge iron cools down is sufficiently low in such a gas. In addition, such a high hydrogen content accelerates the rate of reaction is significant, so that the reduction process proceeds faster, than when a reducing gas is used which essentially contains carbon oxide.

Bei der Trockenreduktion von Eisenerz mit einem hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenoxyd bestehenden Gas mit einem Wasserstoffgehalt über 50% ist, wie vorstehend erwähnt, der Reduktionsvorgang endotherm. Die Hauptschwierigkeit bei der technischen Durchführung des Prozesses liegt darin, die nötige Wärmemenge in solcher Weise zuzuführen, daß die Temperatur während des ganzen Reduktionsvorganges innerhalb des sehr engen Bereiches gehalten wird, der zur Herstellung eines gut reduzierten und gleichzeitig gut gesinterten und mechanisch festen Eisenschwammes erforderlich ist. Bei zu niedriger Temperatur verläuft der Vorgang zu langsam; die meisten Eisenerze zeigen eine Tendenz zur Schuttbildung, die Verstopfung des Reduktionsofens verursachen kann, insbesondere wenn dieser in Form eines senkrechten Schachtes gebaut ist. Bei zu hoher Temperatur wird der Eisenschwamm klebrig, wodurch die einzelnen Stücke ein zusammenhängendes Ganzes bilden können, das überdies noch an den Ofenwänden hängenbleibt, wodurch der Betrieb des Ofens unterbrochen wird. Als ein brauchbares Temperaturintervall hat man 800 bis 1000° C (mit etwa 900° C als günstigster Reduktionstemperatur) gefunden. Es ist deshalb notwendig, das Erz schnellstens auf diese Temperatur zu bringen und es dort zu halten, bis die Reduktion beendigt ist.In the dry reduction of iron ore with a mainly off Hydrogen and carbon monoxide gas with a hydrogen content above 50% As mentioned above, the reduction process is endothermic. The main difficulty in the technical implementation of the process is the necessary amount of heat to be supplied in such a way that the temperature during the entire reduction process is kept within the very narrow range required to produce a well reduced and at the same time well sintered and mechanically strong sponge iron is required. If the temperature is too low, the process is too slow; the Most iron ores show a tendency to form debris, clogging the reduction furnace can cause, especially if it is built in the form of a vertical shaft is. If the temperature is too high, the sponge iron becomes sticky, causing the individual Pieces can form a coherent whole, and that on top of the oven walls stuck, interrupting the operation of the oven. As a useful one The temperature range is 800 to 1000 ° C (with around 900 ° C as the most favorable reduction temperature) found. It is therefore necessary to bring the ore to this temperature as quickly as possible bring it and hold it there until the reduction is finished.

Theoretisch gesehen sollte eine elektrische Widerstandsbeheizung der Ofenbeschickung wesentliche Vorteile bieten. Die Erfahrung zeigt indessen, daß man auch mit einer elektrischen Widerstandsbeheizung auf große Schwierigkeiten stoßen kann. Unreduziertes Eisenerz ist im Verhältnis zu dem bei der Reduktion sich bildenden Eisenschwamm ein so schlechter Leiter für den elektrischen Strom, daß es annähernd als Isolator betrachtet werden kann. Wenn man, wie schon bekannt, zwecks Erhöhung der Leitfähigkeit dem Kohlenstoffmaterial z. B. Holzkohle, Koks oder Graphit beimengt, gerät man in neue Schwierigkeiten. Der elektrische Widerstand ist nämlich in den Berührungspunkten zwischen den einzelnen Teilchen der Ofenbeschickung am größten. Hier kann die Temperatur so hoch steigen, daß ein lokales Schmelzen des Erzes eintritt. Gleichzeitig erfolgt die Reduktion zu metallischem Eisen praktisch augenblicklich. Wenn ein Erzstück mit dem Kohlenstoffmaterial in Berührung steht, nimmt an sich das geschmolzene Eisen Kohlenstoff auf und geht in niedrigschmelzendes Roheisen über, das seinerseits in geringer Menge von dem Kohlenstoffmaterial aufgesaugt werden kann. Die Bildung von Roheisen erfolgt aber so schnell, daß es nicht vollständig aufgesaugt wird, sondern im wesentlichen von dem warmen Berührungspunkt zu kälteren Teilen der Beschickung abfließt, wo es erstarrt und hierbei ein Zusammenbacken mit darausfolgender Betriebsunterbrechung verursachen kann.In theory, electrical resistance heating should be the Furnace loading offer significant advantages. Experience shows, however, that one also encounter great difficulties with electrical resistance heating can. Unreduced iron ore is in proportion to that formed during reduction Sponge iron such a poor conductor of electricity that it is almost can be seen as an isolator. If, as already known, for the purpose of increase the conductivity of the carbon material e.g. B. added charcoal, coke or graphite, you get into new difficulties. The electrical resistance is namely in the Points of contact between the individual particles the furnace loading the biggest. Here the temperature can rise so high that local melting can occur of the ore enters. At the same time, the reduction to metallic iron takes place practically instantly. When a piece of ore is in contact with the carbon material, the molten iron picks up carbon and goes into the low-melting point Pig iron, which in turn is absorbed in a small amount by the carbon material can be. The formation of pig iron takes place so quickly that it is not completely is absorbed, but essentially from the warm contact point to the colder Divide the charge drains where it solidifies and thereby caking with it resulting business interruption.

Die Erfindung richtet sich auf ein Verfahren zur Reduktion von Eisenerz (Stückerz oder agglomeriertes Eisenerzkonzentrat) mit einem hauptsächlich aus Wasserstoff und Kohlenoxyd bestehendem Gas als Reduktionsmittel in einem vertikalen Schachtofen mit aufwärtsgerichteter Gasführung und mit elektrischer Widerstandserhitzung. Zweck der Erfindung ist, die Schwierigkeiten zu überwinden, die erfahrungsgemäß bei einem solchen Reduktionsprozeß auftreten. Beim Verfahren nach der Erfindung erhält man gleichmäßige und leicht kontrollierbare Temperaturverhältnisse im Ofen und verhütet die örtlichen Überhitzungen, welche ein Sintern und/oder Zusammenschweißen der Eisenerzstücke im Ofen verursachen. Ferner wird durch das Verfahren gemäß der Erfindung eine praktisch vollständige Wärmeregenerierung erzielt. Das ist für die technische Durchführung des Verfahrens und für seine Wirtschaftlichkeit bedeutungsvoll, da die Wärmemengen, die oben und unten im Ofen ausgetauscht werden, von einer Größenordnung von etwa 1000 kWh/t reduziertes Eisen sind. Andere Vorteile und Zwecke der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Beschreibung hervor.The invention is directed to a method for reducing iron ore (Lump ore or agglomerated iron ore concentrate) with a mainly composed of hydrogen and carbon dioxide as a reducing agent in a vertical shaft furnace with upward gas flow and with electrical resistance heating. purpose the invention is to overcome the difficulties that experience has shown in a such a reduction process occur. In the method according to the invention one obtains uniform and easily controllable temperature conditions in the oven and prevents the local overheating resulting from sintering and / or welding together of the pieces of iron ore cause in the oven. Furthermore, the method according to the invention makes one practical complete heat regeneration achieved. That is for the technical implementation of the process and for its economic efficiency, since the amounts of heat, which are exchanged at the top and bottom of the furnace, of the order of magnitude 1000 kWh / t of reduced iron are. Other advantages and purposes of the invention go from the description below.

Der Erfindung liegt das bekannte Verfahren zugrunde, daß das vom oberen Ende des Ofens entnommene Gas im gekühlten Zustand und nachdem es von seinem Inhalt an Wasserdampf und Kohlendioxyd befreit ist, in den Schacht vom Boden des Ofens aus zurückgeführt wird, während gleichzeitig erhitztes Frischgas mit einem solchen Gehalt an Wasserstoff und Kohlenoxyd in den Ofen eingeführt wird, daß das zirkulierende Gas, welches am Boden des Ofens eingeführt wird, wenigstens 50 Volumprozent Wasserstoff, berechnet auf den Wasserstoff- und Kohlenoxydgehalt des Gases, enthält. Die Erfindung besteht nun darin, daß ein wesentlicher Teil des fertig reduzierten Eisenschwammes, der im gekühlten Zustand vom Ofenboden entfernt wird, zusammen mit nicht reduziertem Eisenerz dem Ofen am oberen Ende aufgegeben wird und daß das Frischgas der Hauptreduktionszone des Ofens in deren oberen Teil zugeführt -wird.The invention is based on the known method that the above Gas withdrawn from the end of the furnace in the cooled state and after it has been removed from its contents is freed of water vapor and carbon dioxide, into the shaft in the bottom of the furnace from is recycled, while at the same time heated fresh gas with such Content of hydrogen and carbon dioxide is introduced into the furnace that the circulating Gas introduced at the bottom of the furnace, at least 50 percent by volume hydrogen, calculated on the hydrogen and carbon oxide content of the gas. The invention consists in the fact that a substantial part of the reduced iron sponge, which is removed from the bottom of the furnace in the cooled state, together with non-reduced Iron ore is fed to the furnace at the top and that the fresh gas is fed to the main reduction zone of the furnace in its upper part is fed.

Auch wurde festgestellt, daß es vorteilhaft ist, wenn die Menge des in den Ofen zurückgeführten fertig reduzierten Eisenschwammes etwa die Hälfte des insgesamt hergestellten Eisenschwammes ausmacht. Ferner wurde festgestellt, daß das Frischgas dem Ofen zweckmäßig bei einerTemperatur von 800 bis 1000° C, vorzugsweise etwa 900°C, zugeführt wird.It was also found that it is advantageous if the amount of about half of the reduced iron sponge returned to the furnace total sponge iron produced. It was also found that the fresh gas to the furnace is expediently at a temperature of 800 to 1000 ° C, preferably about 900 ° C.

Bei der Rückführung von reduziertem Eisen--. schwamm in den Ofen ist zwar die Möglichkeit vorhanden, daß der Schwamm im oberen Teil des Ofens von dem im Ofen aufwärtsstreichenden Gas zu Eisenoxydul (Fe O) rückoxydiert wird.- Um eine solche Oxydation zu vermeiden, soll der Umsetzungsgrad des Gases nicht mehr als 4011/o sein; dies kann dadurch erzielt werden, daß die Menge des zirkulierenden Gases so geregelt wird, daß das vom Kopf des Ofens abgeführte Gas einen Wasserdampf- und Kohlendioxydgehalt von höchstens 40 Volumprozent, vorzugsweise 30 bis 35 Volumprozent (H2 O + CO.), bezogen auf den Gehalt des Gases an H2 O (als Dampf), C 02, H2 und C O hat.When recycling reduced iron--. swam in the furnace there is the possibility that the sponge in the upper part of the furnace is reoxidized to iron oxide (Fe O) by the gas flowing upwards in the furnace. - To avoid such oxidation, the degree of conversion of the gas should not exceed 4011 / o be; This can be achieved by regulating the amount of circulating gas so that the gas discharged from the top of the furnace has a water vapor and carbon dioxide content of at most 40 percent by volume, preferably 30 to 35 percent by volume (H2 O + C O.), based on has the content of H2 O (as vapor), C 02, H2 and CO in the gas.

Ein Ofen nach der Erfindung wird in an sich bekannter Weise mittels elektrischer Widerstandsheizung mit einphasigem Wechselstrom oder Gleichstrom beheizt; alsWiderstandsmaterial im oberenTeil der Stromzone dient - im Gegensatz zu dem bekannten Verfahren - ein Teil des erzeugten Eisenschwammes.A furnace according to the invention is in a manner known per se by means electrical resistance heating heated with single-phase alternating current or direct current; serves as resistance material in the upper part of the current zone - in contrast to the known Process - part of the produced sponge iron.

Die elektrische Energie wird durch eine obere und eine untere Elektrode zugeführt, während gleichzeitig das Frischgas durch einen Ringkanal gleich unter der oberen Elektrode in den Ofen eingeführt wird.The electrical energy is generated by an upper and a lower electrode supplied while at the same time the fresh gas through an annular channel just below the top electrode is inserted into the furnace.

Ein Vorteil der Mischung des aufgegebenen Eisenerzes mit fertig reduziertem Eisenschwamm besteht darin, daß der Unterschied der elektrischen Leitfähigkeit während des Reduktionsverlaufes hierdurch so klein wie möglich wird. Außerdem bewirkt die in der Vorreduktionszone stattfindende Erzeugung von metallischem Eisen, besonders an der Oberfläche der Eisenerzstücke, daß die elektrische Leitfähigkeit des Widerstandsmaterials noch weiter erhöht wird, ehe das Erz in die Stromzone zwischen den Elektroden gelangt. Durch Anbringung einer Elektrode an jedem Ende der Hauptreduktionszone erzielt man ferner, daß die Wärmeentwicklung, die der elektrischen Leitfähigkeit des Materials umgekehrt proportional ist, im oberen Teil dieser Zone, wo die Reduktion am schnellsten und mit größtem Wärmeverbrauch erfolgt, am größten ist.An advantage of mixing the abandoned iron ore with ready-reduced iron ore Sponge iron is that the difference in electrical conductivity during the course of the reduction is as small as possible. In addition, the the production of metallic iron taking place in the pre-reduction zone, especially on the surface of the pieces of iron ore that the electrical conductivity of the resistance material is increased even further before the ore enters the flow zone between the electrodes. By placing an electrode at each end of the main reduction zone, one achieves Furthermore, that the heat development, that of the electrical conductivity of the material is inversely proportional, in the upper part of this zone, where the reduction is fastest and with the greatest heat consumption, is greatest.

Wenn das Verfahren wie vorstehend beschrieben ausgeführt wird, wird der direkte Wärmebedarf des Ofens darauf beschränkt, die negative Reaktionswärme und den unvermeidlichen Verlust beim Wärmeaustansch und den Wärmeverlust durch die Ofenwände zu decken. Die negative Reaktionswärme, die bei Reduktion von Magnetit (Fe. 04) mit einem aus 1 Teil H2 und 1 Teil C O bestehendem Gasgemisch benötigt wird, erfordert theoretisch nur etwa 105 kWh/t reduziertes Eisen. Die wärmeaustauschenden Massen sind in direkter Berührung miteinander, und die Temperaturunterschiede zwischen diesen Massen werden daher bei diesem stark wasserstoffhaltigen Reduktionsgas gering sein, und der Wärmeverlust bei dem Wärmeaustausch ist folglich auch gering. Die abgehenden Gase sollten aber eine Temperatur haben, die höher liegt als der Taupunkt der Gase.When the procedure is carried out as described above, the direct heat demand of the furnace is limited to the negative heat of reaction and the inevitable loss in heat exchange and heat loss through the Cover oven walls. The negative heat of reaction that occurs when magnetite is reduced (Fe. 04) with a gas mixture consisting of 1 part H2 and 1 part CO requires theoretically only about 105 kWh / t reduced iron. The heat exchanging Masses are in direct contact with each other, and the temperature differences between these masses are therefore low in the case of this highly hydrogen-containing reducing gas and consequently the heat loss in the heat exchange is also small. the outgoing gases should have a temperature that is higher than the dew point of the gases.

Die Wände des Ofens können gut isoliert werden; der Wärmeverlust durch :dieselben kann daher sehr klein gehalten werden.The walls of the furnace can be well insulated; the heat loss through : the same can therefore be kept very small.

Um das Verständnis des Verfahrens der Erfindung zu erleichtern, sei es im folgenden unter Hinweis auf die schematische Zeichnung an einem für die Ausführung des Verfahrens besonders geeigneten Ofen beschrieben.To facilitate understanding of the method of the invention, let it in the following with reference to the schematic drawing at one for the execution of the method particularly suitable oven described.

In der Zeichnung bedeutet 1 einen Schachtofen von z. B. zylindrischem Querschnitt. Der Ofen besteht aus einem gasdichten Eisenmantel, ist innen mit feuerfesten Steinen gemauert und mit einer Schicht Isoliersteinen nächst dem Eisenmantel versehen. A ist die Vorwärmzone oder Vorreduktionszöne des Ofens, die unten von der oberen Elektrode begrenzt wird. In dieser Zone wird das Eisenerz vorgewärmt und zum Teil von den aufwärts streichenden warmen Gasen reduziert (vorreduziert). In zier Hauptreduktionszone B, die zwischen der oberen und unteren Elektrode liegt, wird das Erz bei einer Temperatur zwischen 800 und 900° C vollständig zu Eisenschwamm reduziert. C ist die unter der unteren Elektrode liegende Abkühlungszone, wo der Eisenschwamm durch das vom Boden des Ofens einströmende kalte zirkulierende Gas auf gewöhnliche Temperatur abgekühlt wird. 2 sind Elektroden, z. B. aus Eisen, denen man einphasigen Wechselstrom oder Gleichstrom zuführt. Die Elektroden können in an sich bekannter Weise ausgeführt sein, z. B. als offene Roste, durch welche das Eisenerz bzw. der Eisenschwamm hindurchgehen kann; sie können innen mit Wasser, Öl oder Gas gekühlt sein. 3 ist ein Gaskühler, in dem auch das Reaktionswasser aaskondensiert wird; 4 ist ein Kompressor zur Komprimierung des zirkulierenden Gases auf 20 bis 25 atü; 5 ist ein Druckwäscher zum Auswaschen des Kohlendioxydgehaltes des Gases mit Wasser; 6 ist ein Reduzierventil; 7 ist ein Ringkanal zum Einführen des heißen Reduktionsgases in den Ofen; 8 ist die Einfüllöffnung ; 9 ist der Kopf und 10 der Boden des Ofens; 11 ist das obere Ende der Reduktionszone. Beispiel In einen Ofen, wie in der Zeichnung veranschaulicht, werden je Stunde und bei 20° C 1630 kg Eisenerz (Fe 304) mit einem Gehalt von 64,5°/o Fe zugeführt. Diesem Erz werden bei 8 1110 kg reduzierter und gekühlter Eisenschwamm beigemischt. Bei 7 wird je Stunde und bei einer Temperatur von 900° C 530 Nm3 Reduktionsgas, enthaltend 280 Nm3 C O und 250 Nm3 H2, zugeführt.In the drawing, 1 means a shaft furnace of z. B. cylindrical Cross-section. The furnace consists of a gas-tight iron jacket, the inside is refractory Bricked stones and provided with a layer of insulating stone next to the iron jacket. A is the preheating zone or prereduction zone of the furnace, the one below from the upper one Electrode is limited. In this zone, the iron ore is preheated and partly reduced (pre-reduced) by the upwardly striking warm gases. In the ornamental main reduction zone B, which lies between the upper and lower electrodes, the ore is at a temperature completely reduced to sponge iron between 800 and 900 ° C. C is the one under the Lower electrode lying cooling zone, where the sponge iron passes through from the bottom cold circulating gas flowing into the furnace is cooled to ordinary temperature will. 2 are electrodes, e.g. B. made of iron, which can be single-phase alternating current or Direct current supplies. The electrodes can be designed in a manner known per se be e.g. B. as open grids through which the iron ore or sponge iron pass can; they can be cooled inside with water, oil or gas. 3 is a gas cooler, in which the water of reaction is also aas-condensed; 4 is a compressor for compression of the circulating gas to 20 to 25 atm .; 5 is a pressure washer for washing out the carbon dioxide content of the gas with water; 6 is a reducing valve; 7 is a Annular channel for introducing the hot reducing gas into the furnace; 8 is the filling opening ; 9 is the top and 10 the bottom of the furnace; 11 is the top of the reduction zone. Example In an oven, as shown in the drawing, per hour and 1630 kg of iron ore (Fe 304) with a content of 64.5% Fe were supplied at 20 ° C. This one Ore is added to 8 1110 kg of reduced and cooled sponge iron. at 7 is per hour and at a temperature of 900 ° C 530 Nm3 of reducing gas containing 280 Nm3 C O and 250 Nm3 H2, supplied.

Vom Kopf 9 des Ofens wird bei 150° C und je Stunde ein Gasgemisch, enthaltend 280 Nm3 C 0z, 600 Nm3 C O, 600 Nm3 H2 und 202 kg H2 O (Dampf), entnommen. Im Kühler 3 werden je Stunde 200 kg H,0 aaskondensiert. Das zurückbleibende Gasgemisch wird im Kompressor 4 (Energiebedarf 250 kW) auf einen Druck von 25 atü komprimiert, und im Druckwäscher 5 wird der Gehalt des Gasgemisches an CO, ausgewaschen und entfernt. Nachdem es durch das Reduzierventil 6 hindurchgegangen ist, wird das zurückbleibende Gasgemisch, bestehend aus 600 Nm3 C O und 600 Nm3 H2, bei 20° C am Boden des Ofens eingeführt.A gas mixture containing 280 Nm3 C 0z, 600 Nm3 CO, 600 Nm3 H2 and 202 kg H2 O (steam) is withdrawn from the top 9 of the furnace at 150 ° C. and per hour. In the cooler 3, 200 kg of H, O are condensed per hour. The remaining gas mixture is compressed in the compressor 4 (energy requirement 250 kW) to a pressure of 25 atmospheres, and in the pressure washer 5 the CO content of the gas mixture is washed out and removed. After it has passed through the reducing valve 6, the remaining gas mixture, consisting of 600 Nm3 CO and 600 Nm3 H2, is introduced at 20 ° C. at the bottom of the furnace.

Vom Boden 10 des Ofens werden je Stunde 1250 kg Eisenschwamm, enthaltend 1000 kg metallisches Fe, abgestochen, während 1110 kg Eisenschwamm zum Kopf des Ofens zurückgeführt und mit Eisenerz vermischt werden.From the bottom 10 of the furnace 1250 kg of sponge iron are per hour containing 1000 kg of metallic Fe, tapped, while 1110 kg of sponge iron to the head of the Furnace and mixed with iron ore.

Die Temperatur an der unteren Elektrode ist 700 bis 800° C, während die Temperatur an der oberen Elektrode etwa 900° C ist. Den Elektroden wird eine Leistung van 150 kW zugeführt.The temperature at the lower electrode is 700 to 800 ° C while the temperature at the top electrode is about 900 ° C. The electrodes will be a Power of 150 kW supplied.

Während des Reduktionsverlaufes im Ofen ändert sich die Zusammensetzung des am Boden des Ofens in den Schacht eingeführten Gasgemisches so, daß es im oberen Ende der Hauptreduktionszone 11, aber bevor es mit dem Frischgas vermischt wird, pro Stunde gerechnet folgende Zusammensetzung aufweist: 150 Nm3 C 02, 450 Nm3 C 0, 420 Nm3 H2 und 146 kg H2 0-Dampf.During the reduction process in the furnace, the composition of the gas mixture introduced into the shaft at the bottom of the furnace changes so that it has the following composition per hour in the upper end of the main reduction zone 11, but before it is mixed with the fresh gas: 150 Nm3 C 02 , 450 Nm3 C 0 , 420 Nm3 H2 and 146 kg H2 0 steam.

Die oben angegebenen Daten beziehen sich auf einen Ofen mit folgenden Abmessungen: Gesamthöhe etwa 11 m, davon Zone A etwa 3 m, Zone B etwa 6 m und Zone C etwa 2 m. Der Innendurchmesser des Ofens ist etwa 1,25 m.The data given above relate to a furnace with the following dimensions: total height about 11 m, of which zone A about 3 m, zone B about 6 m and zone C about 2 m. The inside diameter of the furnace is about 1.25 m.

In diesem Beispiel ist der Einfachheit halber mit reinem Gas, frei von den üblichen technischen Verunreinigungen, wie Kohlendioxyd, Methan und Stickstoff, gerechnet; ferner ist unterstellt, daß Wasserdampf und Kohlendioxyd quantitativ aus dem zirkulierenden Gas entfernt worden ist, was bei der praktischen Ausführung des Verfahrens selbstverständlich nicht der Fall ist. Dies bringt aber in der Praxis nur unwesentliche Korrektionen mit sich, die den Charakter des Verfahrens nicht beeinflussen.In this example, for simplicity, with pure gas, free from the usual technical impurities such as carbon dioxide, methane and nitrogen, expected; It is also assumed that water vapor and carbon dioxide are quantitative has been removed from the circulating gas, which in practice of course is not the case. But this brings in practice only insignificant corrections that do not affect the character of the procedure influence.

Bemerkenswert ist, daß nur eine erstaunlich kleine elektrische Energiemenge dem Reduktionsofen zugeführt wird, und zwar nur 150 k'#ATh pro 1250 kg produzierten Eisenschwamm. Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird der überwiegende Teil des gesamten Energiebedarfes des Verfahrens für die Erzeugung des Reduktionsgases und für die Komprimierung des zirkulierenden Gases von Apparaten und Verfahren außerhalb des Produktionsofens selbst verbraucht.It is noteworthy that only an astonishingly small amount of electrical energy is fed to the reduction furnace, namely only 150 k '# ATh per 1250 kg produced Sponge iron. In the method according to the invention, the majority of the total energy requirement of the process for the generation of the reducing gas and for the compression of the circulating gas of apparatus and processes outside of the production furnace itself.

Claims

PATENT CLAIMS: 1. Process for the production of sponge iron by Reduction of iron ore (lump or agglomerated iron ore concentrate) with a Gas consisting mainly of hydrogen and carbon dioxide as a reducing agent without adding solid reducing agents to the iron ore in one by electrical resistance heating heated vertical shaft furnace with upward gas flow, whereby the Gas withdrawn from the top of the furnace in the cooled state and after it has been released from its Content of water vapor and carbon dioxide is freed, at the bottom of the furnace in the shaft is recycled while at the same time heated fresh gas with such a content of hydrogen and carbon dioxide is introduced into the furnace so that the circulating Gas introduced at the bottom of the furnace, at least 50 percent by volume hydrogen, calculated on the hydrogen and carbon oxide content of the gas, contains, thereby characterized that a substantial part of the finished reduced sponge iron, which is removed from the furnace bottom, in the cooled state together with non-reduced Iron ore is abandoned at the top of the furnace and the fresh gas between the lower and the upper electrode located main reduction zone of the furnace in the upper one Part is fed.

2. The method according to claim 1, characterized in that the Amount of the completely reduced sponge iron returned to the furnace is about the Makes up half of the total sponge iron produced.

3. The method according to claim 1 or 2, characterized in that the fresh gas the furnace at a temperature from 800 to 1000 ° C, preferably about 900 ° C, is supplied.

4. Procedure according to Claim 1, 2 or 3, characterized in that the amount of circulating gas is controlled so that the gas discharged from the top of the furnace is a water vapor and Carbon dioxide content of at most 40 percent by volume, preferably 30 to 35 percent by volume (H20 -f- CO), based on the content of the gas in H2 O (as steam), C 02, H2 and C O has.

5. Resistance-heated shaft furnace for carrying out the process according to claims 1 to 4, characterized by one of two im Furnace shaft horizontally arranged, fed with single-phase alternating current or direct current Electrodes delimited the middle part of the shaft, on which there is a pre-reduction and gout Preheating zone and a cooling zone for discharging the reduced material on the furnace floor connected to it, and by a directly below the upper electrode, for supplying the fresh gas into the main reduction zone serving ring channel. In Considered publications: German patent specifications No. 187 034, 531350, 571212, 667186; British Patent No. 424 273; U.S. Patent No. 2,593 398