DE2332999C3

DE2332999C3 - Method and device for the production of metal sponge

Info

Publication number: DE2332999C3
Application number: DE19732332999
Authority: DE
Inventors: Juan; MacKay Patrick William; Martinez Enrique Ramon; Villasenor Antonio; Viramontes Ricardo; Monterrey N.L. Celada (Mexiko)
Original assignee: Fierro Esponja S.A., Monterrey, N.L. (Mexico)
Priority date: 1972-07-03
Filing date: 1973-06-28
Publication date: 1977-06-30

Description

1515th

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Herstellung von Metallschwamm aus Metalloxid enthaltendem Erz durch Errichtung eine-Reduktionszone, in der das oxydische Mineral zum Metallschwamm reduziert wird, und einer Kühlzone, in zo der der Metall-Schwamm abgekühlt wird, wobei in einem Reformer bei erhöhter Temperatur ein reduzierendes Gas gebildet wird, das weitgehend aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht, und wobei dieses reduzierende Gas durch das oxidische Erz in der Reduktionszone geleitet wird, wobei ein Teil des ausströmenden Gases aus der Reduktionszone erhitzt und in die Reduktionszone zurückgeleitet wird und ein zweiter Teil des ausfließenden Gast- us der Reduktionszone in die Kühlzone zum Abki ..en des Metallschwammes geleitet wird.The invention relates to a method and apparatus for producing sponge metal from metal oxide-containing ore by establishing a reduction zone, in which the oxidic mineral is reduced to the metal sponge, and a cooling zone of the metal sponge is cooled in zo, wherein in a reformer at elevated temperature a reducing gas is formed, which consists largely of carbon monoxide and hydrogen, and this reducing gas is passed through the oxidic ore in the reduction zone, a portion of the gas flowing out of the reduction zone is heated and returned to the reduction zone and a The second part of the gas flowing out of the reduction zone is passed into the cooling zone for cooling down the metal sponge.

Die Erfindung ist insbesondere in Verbirdung mit der direkten gasförmigen Reduktion von Eisenoxiderzen in Klumpen- oder Pelletform zu Schwammeisen anwendbar und wird in Verbindung mit dieser Anwendung veranschaulicht, wenngleich aus der folgenden Beschreibung hervorgeht, daß die Erfindung genausogut in Verfahren zur Reduktion anderer Metalloxide als Eisenoxide zu elementaren Metallen angewendet werden kann.The invention is particularly related to the direct gaseous reduction of iron oxide ores in Lump or pellet form applicable to sponge iron and is used in conjunction with this application illustrates, although it will be apparent from the following description that the invention can work equally well in Process used to reduce metal oxides other than iron oxides to elemental metals can be.

'.iner der Aspekte der Erfindung betrifft eine Verbesserung bei einem bekannten Typus eines semi-kontinuierlichen Verfahrens zur Erzeugung von Schwammeisen, bei dem ein Mehreinheitreaktorsystem Anwendung findet, worin separate Eisenrnaterialkörper gleichzeitig behandelt werden. Ein Verfahren dieser Art ist in der US-PS 29 00 247 (C e 1 a d a) und in den US-PS 3136623; 3136624 und 3136625 (Mader et al.) beschrieben. Die in einem Reaktorsystem dieses Typus durchgeführten hauptsächlichen Verfahrunsschritte sind (1) Reduktion des Erzes zu Schwammeisen, (2) Kühlung des reduzierten Erzes und (3) Ausführung des Schwammeisens aus einem Reaktor und dessen Wiederbescliickung mit frischem, zu reduzierenden Eisenerz. Die Reduktion wird durch ein Reduktionsgas durchgeführt, welches üblicherweise ein weitgehend aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff zusammengesetztes Gemisch darstellt. Das Gas wird typischerweise durch katalytische Umwandlung eines Gemisches aus Dampf und Methan in Kohlenmonoxid und Wasserstoff in einem katalytischen Reformer bekannter Art gemäß der GleichungOne of the aspects of the invention relates to a Improvement in a known type of semi-continuous process for producing Sponge iron employing a multiple unit reactor system in which separate iron material bodies treated at the same time. A procedure of this kind is in US-PS 29 00 247 (C e 1 a d a) and in US-PS 3136623; 3136624 and 3136625 (Mader et al.). Those in a reactor system of this type The main process steps carried out are (1) reduction of the ore to sponge iron, (2) cooling the reduced ore and (3) removing the sponge iron from a reactor and its Topping up with fresh ones to be reduced Iron ore. The reduction is carried out by a reducing gas, which is usually a largely off Represents a composite mixture of carbon monoxide and hydrogen. The gas is typically through catalytic conversion of a mixture of steam and methane into carbon monoxide and hydrogen into a catalytic reformer of known type according to the equation

CH₄ +H₂O-H. CO+ 3 H₂ CH ₄ + H ₂ OH. CO + 3 H ₂

erzeugt. ⁽⁾5generated. ⁽⁾ 5

Das aus dem Reformer ausströmende Gas wird abgekühlt und sukzessive durch einen Kühlreaktor und nini»n nrior mehrere Reduktionsreaktoren geführt.The gas flowing out of the reformer is cooled and successively through a cooling reactor and nini »n nrior led several reduction reactors.

Während den Kühlungs- und Reduktionsstufen wird ein weiterer Reaktor, der zuvor gekühltes, reduziertes Erz in Form von Schwammeisen enthält, von dem System isoliert, so daß das Schwammeisen aus dem Reaktor ausgeführt und der Reaktor mit frischem Erz beschickt werden kann. Das Reaktorsystem ist mit geeigneten Schaltventilen versehen, wodurch der Gasfluß am Ende jedes Zyklus derart verlagert werden kann, daß der Kühlreaktor zum Beschickungsreaktor, der Endstufenreduktionsreaktor zum Kühlreaktor und der Beschikkungsreaktor zum Vorreduktionsreaktor werden.During the cooling and reduction stages, another reactor, the previously cooled, reduced ore in the form of sponge iron, isolated from the system so that the sponge iron out of the reactor executed and the reactor can be charged with fresh ore. The reactor system is suitable with Switching valves provided, whereby the gas flow can be shifted at the end of each cycle so that the Cooling reactor to the feed reactor, the final stage reduction reactor to the cooling reactor and the feed reactor become a prereduction reactor.

Es wurde in früheren Systemen dieses Typus, in denen das gekühlte Reduktionsgas anfänglich in den Kühlreaktor eingeführt wird, festgestellt, daß, insbesondere während des späteren Stadiums des Kühlvorgangs, eine Neigung zur Verschiebung des Reformierungsreaktionsgleichgewichts in umgekehrter Richtung, insbesondere zur Umsetzung von Kohlenmonoxid und Wasserstoff unter Bildung von Methan und Wasserdampf besteht. Da die umgekehrte Reaktion exotherm ist, führt dies zu einer Verzögerung der Abkühlung des Schwammeisens im späteren Teil des Kühlungszyklus.It was in earlier systems of this type in which the cooled reducing gas was initially introduced into the cooling reactor is introduced, found that, particularly during the later stage of the cooling process, a Tendency to shift the reforming reaction equilibrium in the opposite direction, in particular for the conversion of carbon monoxide and hydrogen with the formation of methane and water vapor consists. Since the reverse reaction is exothermic, this delays the cooling of the Sponge iron in the later part of the cooling cycle.

Darüber hinaus enthält das reduzierte Erz in dem Kühlreaktor, das weitgehend aus Schwammeisen besteht, immer noch eine gewisse unreduzierte Oxidmenge, weshalb ein gewisser Teil der Reduktion während des Durchtritts des Kühlgases durch den Kühlreaktor mit dem Ergebnis erfolgt, daß das zu dem R^duktionsreaktor weilerfließende Gas eine etwas geringere Reduktionsqualität als das aus dem Reformer ausströmende Gas aufweist.In addition, the reduced ore in the cooling reactor consists largely of sponge iron there is still a certain amount of unreduced oxide, which is why a certain part of the reduction occurs occurs during the passage of the cooling gas through the cooling reactor with the result that that leads to the The gas flowing through the reduction reactor has a somewhat lower reduction quality than that from the reformer Has escaping gas.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein verbessertes Verfahren für die ansatzweise, halbkontinuierliche Gasreduktion von Metallerzen in einem Mehrreaktorsystem bereitzustellen, bei dem die vorstehend angeführten Nachteile bekannter Reduklionssysteme dieser Art überwunden werden.The invention is based on the object of an improved process for batch, semi-continuous To provide gas reduction of metal ores in a multiple reactor system in which the above mentioned disadvantages of known reduction systems of this type are overcome.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daßThis object is achieved according to the invention in that

a) die Reduktion des metallischen Erzes und das Kühlen des reduzierten Erzes schichtweise in getrennten Reaktionsreaktoren durchgeführt,a) the reduction of the metallic ore and the cooling of the reduced ore in layers in separate reaction reactors carried out,

b) das reduzierende Gas in einem katalytischen Reformer gebildet,b) the reducing gas is formed in a catalytic reformer,

c) das gesamte ausfließende Gas aus dem Reduktionsreaktor abgekühlt und teilweise in den Reduktionsreaktor rezirkuliert und teilweise in den Kühlreaktor geleitet wird, wobei das vorgeformte reduzierende Gas aus dem Reformer mit dem rezirkulierten Gas aus dem Reduktionsreaktor gemischt wird.c) the entire gas flowing out of the reduction reactor is cooled and partly recirculated into the reduction reactor and partly into the cooling reactor is passed, wherein the preformed reducing gas from the reformer with the recirculated Gas from the reduction reactor is mixed.

Die Erfindung wird durch die Zeichnungen veranschaulicht, die eine Vorrichtung zeigen, die zur Durchführung der Erfindung verwendet weiden kann.The invention is illustrated by the drawings which show an apparatus used for Implementation of the invention can be used.

Fig. 1 veranschaulicht ein zur Durchführung einer Ausführungsform der Erfindung verwendbares 3-Reaktorsystem; Figure 1 illustrates a three reactor system useful in practicing an embodiment of the invention;

Fig.2 veranschaulicht ein zur Durchführung einer Ausführungsform der Erfindung anwendbares 2-Reaktorsy stern;Fig.2 illustrates a for performing a Embodiment of the invention applicable 2-Reaktorsy star;

F i g. 3 stellt eine Abänderung des Systems der F i g. 2 dar, worin das dem System zugeführte Methan in den 'Kühlgaszurückführungsleil des Systems eingeführt wird und die aus der Kühlgasrückfiihrung ausströmenden Gase als Methanbeschickung für den Reformer verwendet werden;F i g. 3 represents a modification of the system of FIG. 2 represents wherein the methane fed to the system is introduced into the refrigerant gas recirculation section of the system and the gases flowing out of the cooling gas recirculation as methane feed for the reformer be used;

F i g. 4 stellt ein Verfahren zur Beschickung von Erz in und zur Entfernung von Schwammeisen aus einemF i g. Figure 4 illustrates a method of loading ore into and removing sponge iron from a

2-Reaktorsystem dar;2 reactor system;

Fig.5 veranschaulicht einen typischen Zeitplan für den Betrieb eines 2-Reaktorsystems des in den Fig.2 und 3 dargestellten Typus.Fig.5 illustrates a typical schedule for the operation of a 2-reactor system of the type shown in FIGS.

In den Zeichnungen und insbesondere in Fig. 1 umfaßt das gezeigte System die Reaktoren 10, 12 und 14, die jeweils mit Verbrennungskammern 10a, 12a und 14a versehen sind, die mit den oberen Teilen des Reaktors in Verbindung stehen. Das System wird anfänglich während des Teils des Zyklus beschrieben, in welchem der Reaktor 10 den Redukiionsreaktor, der Reaktor 12 den Kühlreaktor, und der Reaktor 14 den Beschickungsreaktor darstellt.In the drawings, and particularly in Fig. 1, the system shown comprises reactors 10, 12 and 14 each provided with combustion chambers 10a, 12a and 14a communicating with the upper parts of the reactor. The system is initially described during that portion of the cycle in which reactor 10 is the reducing reactor, reactor 12 is the cooling reactor, and reactor 14 is the feed reactor.

In dem linken Teil der F i g. 1 wird ein weitgehend aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff bestehendes Gas in einem Reformer 16 bekannter Bauart erzeugt. Methan, Erdgas oder anderes Kohlenwasserstoffgas aus einer geeigneten Quelle wird durch die Leitung 18 geführt und in dem Schachtteil 20 des Reformers vorerhitzt. Es fließt sodann durch Leitung 22, in der es mit durch die Leitung 24 zugeführtem Wasserdampf vermischt wird, und das Methan-Wasserdampf-Gemisch tritt in den unteren Teil 26 des Reformers ein. In dem unteren Teil 26 des Reformers wird das Methan-Dampf-Gemisch katalytisch bei erhöhter Temperatur und in bekannter Weise in ein Reduktionsgas umgewandelt, das weitgehend aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht.In the left part of FIG. 1, a gas consisting largely of carbon monoxide and hydrogen is generated in a reformer 16 of known design. Methane, natural gas, or other hydrocarbon gas from a suitable source is passed through line 18 and preheated in duct portion 20 of the reformer. It then flows through line 22, in which it is mixed with water vapor supplied through line 24, and the methane-water vapor mixture enters the lower part 26 of the reformer. In the lower part 26 of the reformer, the methane-steam mixture is catalytically converted at an elevated temperature and in a known manner into a reducing gas which largely consists of carbon monoxide and hydrogen.

Das resultierende Gasgemisch fließt durch die Leitung 28 zu einem Abschreckungskühler 30, in dem es gekühlt und entwässert wird, und sodann zu dem Reduktionsgassammelrohr 32, welches ein Strömungsmeßgerät 33 und ein Rückdruckkontrollgerät 34 enthält. Die Sammelleitung 32 ist durch eine Zweigleitung 36, die das Ventil 38 enthält, mit einem röhrenförmigen Schlangenheizgcrät 40, durch eine Zweigleitung 42, die das Ventil 44 enthält, mit einem Erhitzer 46 und durch die Zweigleitung 48, die ein Ventil 50 enthält, mit dem Erhitzer 52 verbunden. Während des hier beschriebenen Teils des Zyklus sind die Ventile 44 und 50 geschlossen und das Ventil 38 geöffnet.The resulting gas mixture flows through line 28 to a quench cooler 30 where it is cooled and dewatered, and then to reducing gas manifold 32 which contains a flow meter 33 and a back pressure monitor 34. The manifold 32 is connected by a branch line 36 containing the valve 38 to a tubular coil heater 40, by a branch line 42 containing the valve 44 to a heater 46 and by the branch line 48 containing a valve 50 to the Heater 52 connected. During the portion of the cycle described herein, valves 44 and 50 are closed and valve 38 is open.

Das Reduktionsgas fließt durch die Leitung 36 zu dem Erhitzer 40 in dem es auf eine Temperatur in der Größenordnung von 700 bis 850°C erhitzt wird. Da die erwünschte Reduktionsgastemperatur beim Eintritt in den Reduktionsreaktor 10 in der Größenordnung von 900 bis HOO⁰C. vorzugsweise etwa 1050°C, liegt, ist ein weiteres Erhitzen des den Schlangenerhitzer 40 verlassenden Gases erforderlich, wobei diese weitere Erhitzung in der Verbrennungskammer 10a durchgeführt wird. Insbesondere fließt das aus dem Erhitzer 40 ausströmende Gas durch eine Leitung 54 zu der Verbrennungskammer 10a, in der es mit einem sauerstoffenthaltenden Gas, das durch die Leitung 56, die das Ventil 58 enthält eingeführt ist, vermischt wird. Das sauerstoffenthaltende Gas kann Luft oder reiner Sauerstoff oder deren Gemische darstellen, wobei es jedoch vorzugsweise relativ reiner Sauerstoff zur Vermeidung der Einführung von Stickstoff in das System ist Innerhalb der Verbrennungskammer wird ein Teil des heißen Reduktionsgases unter Erzeugung eines Gemisches verbrannt -das die gewünschte relativ hohe Temperatur aufweist Die Verbrennungskammer 10akann von dem in dem US-PS 2900247 (Celada) beschriebenen Typus sein. Es wird vermerkt, daß die Verbrennungskammer 12a mit dem sauerstoff enthaltenden Gas durch eine Leitung 60, die das Ventil 62 enthsJt und die Verbrennungskanmier 14a mit dem sauerstoffenthaltenden Gas durch eine Leitung 64, die das Ventil 66 enthält, versorgt werden können. Jedoch sine während des hier beschriebenen Teils des Zyklus die angegebenen Ventile 62 und 66 geschlossen.The reducing gas flows through the line 36 to the heater 40 in which it is heated to a temperature of the order of 700 to 850 ° C. Since the desired reducing gas temperature on entry into the reduction reactor 10 is of the order of 900 to HOO ⁰ C., preferably about 1050 ° C., further heating of the gas leaving the coil heater 40 is necessary, this further heating being carried out in the combustion chamber 10a . In particular, the gas emanating from the heater 40 flows through a conduit 54 to the combustion chamber 10a, in which it is mixed with an oxygen-containing gas introduced through the conduit 56 which contains the valve 58. The oxygen-containing gas can be air or pure oxygen or mixtures thereof, but it is preferably relatively pure oxygen to avoid the introduction of nitrogen into the system The combustion chamber 10a may be of the type described in U.S. Patent 2,900,247 (Celada). It is noted that the combustion chamber 12a can be supplied with the oxygen-containing gas through a conduit 60 containing the valve 62 and the combustion duct 14a with the oxygen-containing gas through a conduit 64 containing the valve 66. However, during the portion of the cycle described herein, the indicated valves 62 and 66 will be closed.

Es ist für den Fachmann offensichtlich, daß dit Verbrennungskammern 10a, 12a und 14a, soferr erwünscht, durch Überhitzer ersetzt werden können, urr das Reduktionsgas von der Auslaßtemperatur dei Schlangenerhitzer 40, 46 und 52 auf die gewünschte Reduktionstemperatur von 900 bis 1100° C zu bringen.It is obvious to those skilled in the art that the combustion chambers 10a, 12a and 14a can, if desired, be replaced by superheaters to bring the reducing gas from the outlet temperature of the coil heaters 40, 46 and 52 to the desired reduction temperature of 900 to 1100 ° C .

Das Volumen des verwendeten sauerstoffenthalten den Gases sowie dessen Temperatur hängen von den· Sauerstoffgehalt des Gases ab. So wird es, wenn Luft al; sauerstoffenthaltendes Gas verwendet wird, wünschenswerterweise auf eine Temperatur in der Größen-Ordnung von 700°C oder höher vorerhitzt, während be Verwendung von Sauerstoff eine Vorerhitzung nichi erforderlich ist oder auf eine wesentlich tiefere Temperatur erfolgen kann. In ähnlicher Weise kann wenn Luft als sauerstoffenthaltendes Gas verwende!The volume of the oxygen contained in the gas and its temperature depend on the Oxygen content of the gas. So it will be when air al; oxygen-containing gas is used, desirably preheated to a temperature on the order of 700 ° C or higher while be Using oxygen preheating is nichi required or to a much lower level Temperature can be done. Similarly, if you use air as the oxygen-containing gas!

wird, das Volumen verhältnis von Luft zu Reduktionsgas mit welchem es vermischt wird, einen derart hoher Wert von 0,4 :1 und typischerweise in dem Bereich vor 0,15 bis 0,3 erreichen. Wenn andererseits Sauerstoff als sauerstoffenthaltendes Gas verwendet wird, werder normalerweise bei einem Volumenverhältnis innerhalb, des Bereiches von 0,05 bis 0,15 annehmbare Ergebnisse erhalten.is, the volume ratio of air to reducing gas with which it is mixed, such a high A value of 0.4: 1 and typically in the range before 0.15 to 0.3. On the other hand, if oxygen as oxygen-containing gas is used, usually at a volume ratio within, within the range of 0.05 to 0.15 are acceptable results receive.

Aus der Verbrennungskammer 10a tritt das heiße Reduktionsgas in den oberen Teil des Reaktors 10 ein und fließt durch das darin befindliche Erzbett unter Bewirkung einer Reduktion des Erzes zu Schwammetall nach unten. Wie nunmehr beschrieben werden wird wird ein wesentlicher Teil dieses Gases unter Erzeugung einer relativ hohen Massenflußgeschwindigkeit des Gases durch das Erzbett zurückgeführt.From the combustion chamber 10a, the hot reducing gas enters the upper part of the reactor 10 and flows downward through the ore bed located therein, causing the ore to be reduced to sponge metal. As will now be described, a substantial portion of this gas is recycled through the ore bed creating a relatively high mass flow rate of the gas.

Das aus dem Reaktor 10 ausfließende Gas verläßt den Reaktor in der Nähe von dessen Boden durch eine Leitung 68 und tritt durch einen Abschreckungskühler 70, in dem es gekühlt und entwässert wird, und sodann durch eine Leitung 72 in eine Sammelleitung bzw Kopfstück 74. Mit der Sammelleitung bzw. Kopfstück 74 sind eine Zweigleitung 76, die ein Ventil 78 enthält, und eine Zweigleitung 80, die ein Ventil 82 enthält verbunden. In gleicher Weise kann das aus dem Reaktor 12 ausfließende Gas zu der Sammelleitung bzw Kopfstück 84 fließen, das mit einer Zweigleitung 86, die ein Ventil 88, und einer Zweigleitung 90, die ein Ventil 92 enthält, verbunden ist. Auch kann das aus dem Reaktor 14 ausfließende Gas zu einer Sammelleitung 94 fließen die mit einer Zweigleitung 96, die ein Ventil 98 enthält und einer Zweigleitung 100, die ein Ventil 102 enthält verbunden ist Während des Teils des hier beschriebenen Zyklus sind die Ventile 78 und 92 geöffnet und die Ventile 82,88,98 und 102 geschlossen. The gas flowing out of the reactor 10 leaves the reactor near its bottom through a line 68 and passes through a quench cooler 70, in which it is cooled and dewatered, and then through a line 72 into a manifold or head piece 74. With the Header 74 is connected to a branch line 76 containing a valve 78 and a branch line 80 containing a valve 82. In the same way, the gas flowing out of the reactor 12 can flow to the collecting line or head piece 84, which is connected to a branch line 86, which contains a valve 88, and a branch line 90 which contains a valve 92. Also, the effluent gas from reactor 14 may flow to manifold 94 which is connected to branch 96 containing valve 98 and branch 100 containing valve 102. Valves 78 and 92 are during part of the cycle described herein opened and valves 82, 88, 98 and 102 closed.

Ein Teil des aus dem Reduktionsreaktor 10 ausströmenden Gases wird wiedererhitzt und in den Reduk tionsreaktor zurückgeführt und der verbleibende Teil des ausströmenden Gases wird in das Kühlgassystem ir einer nachstehend beschriebenen Weise übergeführt A portion of the exhaust gas from the reduction reactor 10 is reheated and returned to the reduction reactor and the remaining portion of the exhaust gas is transferred to the cooling gas system in a manner described below

Insbesondere fließt das aus dem Reduktionsreaktor 10In particular, this flows out of the reduction reactor 10

ausströmende Gas durch die Leitung 76 zu deioutflowing gas through line 76 to dei

Reduktionsgaswiederzurückführungs-SammelleitungReducing gas recycle manifold

104, welche ein Prüfventil 105 enthält und an einem104, which contains a test valve 105 and on a

Ende mit der Saugseite der Reduktionsgasrezirkula-End with the suction side of the reducing gas recirculation

tionspumpe 106 und an ihrem anderen Ende mit einet Gastransferleitung 108 verbunden ist Von der Pumpe 106 fließt Reduktionsgas durch die Leitung 110, die der Strömungsregler 112 enthält zu der Sammelleitung 32tion pump 106 and at its other end with one Gas transfer line 108 is connected. From the pump 106, reducing gas flows through the line 110, which is the Flow regulator 112 includes to manifold 32

Λ>Λ>

und dann durch den Erhitzer 40 und die Verbrennungskammer 10a zu dem Reaktor 10. Der Teil des Reduktionsgases, der aus dem Reduktionsgaskreis durch die Leitung 108 entzogen wird, fließt zu der Kühlgassammellcitung 114. Wie in Fig. 1 gezeigt i«t, s enthält die Leitung 108 ein Prüfventil 116 und ein Strömungsmeßgerät 118. and then through the heater 40 and the combustion chamber 10a to the reactor 10. The portion of the reducing gas withdrawn from the reducing gas circuit through line 108 flows to the cooling gas manifold 114. As shown in FIG Line 108, a test valve 116 and a flow meter 118.

Das Volumenverhältnis von durch die Pumpe 106 zurückgeführten Gases zu Auffüllreduktionsgas aus dem Reformer 26 kann von beispielsweise 0,5 : 1 bis zu einem so hohen Wert von 10:1 variieren, liegt jedoch typischerweise in der Größenordnung von 2:1 bis 3 : 1. Die Zuriickführung des Reduktionsgases zu dem Reaktor 10 erhöht die Massenströmungsgeschwindigkeit durch das Erzbett, wodurch das Bett auf einer mehr annähernd gleichförmigen und höheren Durchschnittstcniperatur gehalten wird. Auch erlaubt eine derartige Zurückführung eine größere Ausnutzung der Reduklionskomponenten des Gases.The volume ratio of gas recirculated by pump 106 to make-up reducing gas from reformer 26 may vary from, for example, 0.5: 1 to as high as 10: 1, but is typically on the order of 2: 1 to 3: 1. The return of the reducing gas to reactor 10 increases the mass flow rate through the ore bed, thereby maintaining the bed at a more approximately uniform and higher average temperature. Such a return also allows greater utilization of the reduction components of the gas.

Wie vorstehend angeführt, arbeitet der Reaktor 12. während des nun beschriebenen Teils des Zyklus als Kühlrcaktor, und es wird hierdurch Kühlgas in einer nun zu beschreibenden Weise zirkuliert. Wie bereits vorstehend angeführt, fließt ein Teil des gekühlten Reduktionsgases von dem Reduktionsgaskreis durch die Leitung 108 zu der Sammelleitung 114. Die Sammelleitung ist mit dem oberen Teil des Reaktors 12 durch eine Zweigleitung 120 verbunden, die das offene Ventil 122 enthalt. Sie ist auch mil dem oberen Teil des Reaktors 10 durch eine Zweigleitung 124, die das Ventil 126 enthält. und mit dem oberen Tt il des Reaktors 14 durch eine Zweigleitung 128, die das Ventil 130 enthält, verbunden, wobei jedoch während des hier beschriebenen Teils des Zyklus die angegebenen Ventile 126 und 130 geschlossen sind. Das Kühlgas fließt durch die Leitung 120 zu dem Reaktor 12 und nach unten durch das Bett des hierin befindlichen reduzierten Erzes zu dessen Kühlung. Das aus dem Reaktor 12 ausströmende Gas fließ! durch die Leitung 132 zu einem Abschreckungskühler 134, worin es gekühlt und entwässert wird, und sodann durch eine Leitung 136, die Sammelleitung 84 und die Leitung 90 zu der Kühlgaszurückführungssammelleitung 138. Die Zurückführung des Kühlgases wird durch einen Anschluß der Sammelleitung 138 an das Saugen der Kühlgaszurückführungspumpe 140 bewirkt. deren Auslaß mit der Sammelleitung 114 verbunden ist. Wie in der F i g. 1 gezeigt ist. enthält die Sammelleitung 114 einen Strömungsregler 142, der zwischen dem Auslaß der Pumpe 140 und dem Punkt befindlich ist, an dem die Transferleitung 108 mit der Sammelleitung verbunden ist.As noted above, the reactor 12 operates as a cooling actuator during the portion of the cycle now described and cooling gas is thereby circulated in a manner now to be described. As noted above, a portion of the cooled reducing gas flows from the reducing gas circuit through line 108 to manifold 114. The manifold is connected to the top of reactor 12 by a branch line 120 containing open valve 122 . It is also connected to the top of the reactor 10 through a branch line 124 containing the valve 126 . and connected to the top of the reactor 14 by a branch line 128 containing the valve 130 , but with the indicated valves 126 and 130 closed during the portion of the cycle described herein. The cooling gas flows through line 120 to reactor 12 and down through the bed of reduced ore therein to cool it. The gas flowing out of the reactor 12 is flowing! through line 132 to a quench cooler 134 where it is cooled and dewatered, and then through line 136, manifold 84 and line 90 to coolant gas recirculation manifold 138. Recirculation of the coolant gas is accomplished by connecting manifold 138 to the suction of the Cooling gas recirculation pump 140 causes. the outlet of which is connected to the manifold 114 . As in FIG. 1 is shown. The manifold 114 includes a flow regulator 142 located between the outlet of the pump 140 and the point at which the transfer line 108 connects to the manifold.

Somit wird ein Kühlgaskreis zur Verfügung gestellt der den Reaktor 12, die Leitung 132, den Kühler 134, die Leitung 136, die Sammelleitung 84, die Leitung 90. die Sammelleitung 138. die Pumpe 140, die Sammelleitung 114 und die Leitung 120 umfaßt Nahe der Saugseite der Pumpe 140 wird Gas aus diesem Kreis kontinuierlich durch eine Treibstoffsammelleitung 144 entzogen, die ein Prüfventil 145 und einen Rückdruckregler 146 enthält um den Druck in dem Kühlgaskreis im wesentlichen konstant zu halten. Das durch die Treibstoffsammelleitung 144 entzogene Gas kann als ein Treibstoffgas zum Erhitzen des Reformers 16 und/oder der Erhitzer 40,46 und 52 verwendet werden. Es kann, sofern erwünscht, durch Zusatz von Methan oder Erdgas ergänzt und angereichert werden. Thus, a cooling gas circuit is provided which includes the reactor 12, the line 132, the cooler 134, the line 136, the manifold 84, the line 90, the manifold 138, the pump 140, the manifold 114 and the line 120 near the On the suction side of the pump 140, gas is continuously withdrawn from this circuit through a fuel collecting line 144 which contains a test valve 145 and a back pressure regulator 146 in order to keep the pressure in the cooling gas circuit essentially constant. The gas withdrawn through the fuel manifold 144 can be used as a fuel gas for heating the reformer 16 and / or the heaters 40, 46 and 52. If desired, it can be supplemented and enriched by adding methane or natural gas.

Das Volumenverhältnis des durch den Kühlgaskreis zirkulierenden Gases zu dem in den Kreis durch die Leitung 108 eintretenden Gas, liegt wünschenswerterweise innerhalb des gleichen Bereiches wie jenes des Reduktionsgaskreises, d.h., 0,5 bis 10. wobei das bevorzugte Verhältnis in der Größenordnung von 2 : 1 bis 3 : 1 liegt. The volume ratio of the gas circulating through the refrigerant gas circuit to the gas entering the circuit through line 108 is desirably within the same range as that of the reducing gas circuit, ie, 0.5 to 10, the preferred ratio being on the order of 2: 1 up to 3: 1.

Während des Teils des nun beschriebenen Zyklus ist der Reaktor 14 wirksam von dem Rest des Systems durch die geschlossenen Ventile 50, 98, 102, 130 und 66 isoliert. Während dieses Zeitraums wird das gekühlte Schwammeisen hieraus ausgelassen und der Reaktor mit frischem Erz beschickt. Am Ende eines Zyklus werden die Reaktoren funktionell ausgetauscht, d. h. der Reaktor 10 wird zum Kühlreaktor, der Reaktor 12 wird der Ausführungs- und Beschickungsreaktor und der Reaktor 14 wird zum Reduktionsreaktor. Die Art und Weise, in der die verschiedenen vorstehend beschriebenen Ventile zur Durchführung dieses Austausche geöffnet oder geschlossen werden können, ist für den Fachmann offensichtlich.During the portion of the cycle now described, reactor 14 is effectively isolated from the rest of the system by closed valves 50, 98, 102, 130 and 66. During this period, the cooled sponge iron is discharged therefrom and the reactor is charged with fresh ore. At the end of a cycle, the reactors are functionally exchanged, ie the reactor 10 becomes the cooling reactor, the reactor 12 becomes the execution and feed reactor and the reactor 14 becomes the reduction reactor. The manner in which the various valves described above can be opened or closed to effect this exchange will be apparent to those skilled in the art.

In der Fig. 2 der Zeichnungen ist eine Ausführungsform der Erfindung dargestellt, in der lediglich zwei Reaktoren und ein Schlangenhcizer verwendet werden. Das System der F i g. 2 umfaßt die Reaktoren 210 und 212, die den Reaktoren lOund 12der F i g. 1 ähnlich sind, und die die verbundenen Verbrennungskammern 210;? und 212cf jeweils aufweisen. Das System wird anfangs in einem Zustand erläutert, in dem der Reaktor 210 als Reduktionsreaktor und der Reaktor 212 als Kühlunpsreaktor arbeitet. Wie im Fall der F i g. 1 wird ein Gns, das weithin aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff besteht, in einem Reformer 216 erzeugt, und dieses fließt durch die Leitung 228 zu cinemAbschreekungskühlcr 230. worin es gekühlt und entwässert wird. Aus dem Kühler 230 fließt das Reduktionsgas durch die Leitung 232. die ein Strömungsmeßgerät 233 und ein Rückdruckregelgerät 234 enthält, zu einem einzigen Sehlangenerhitzer 350, der beiden Reaktoren dient. Innerhalb des Erhitzers 350 wird das Gas auf eine Temperatur von 700 bis 850⁰C erhitzt und fließt sodann zu einer Heißreduktionsgassammelleiiung 352. die durch die Zweigleitung 354, die das Ventil 356 enthält, mit der Verbrennungskammer 210a des Reaktors 210 und durch eine Zweigleitung 358. die das Ventil 360 enthält, mit der Verbrennungskammer 212.-7 des Reaktors 212 verbunden ist. Während des nun beschriebenen Teils des Zyklus ist das Ventil 360 geschlossen und das Ventil 356 geöffnet.In Fig. 2 of the drawings, an embodiment of the invention is shown in which only two reactors and a coil heater are used. The system of FIG. 2 includes reactors 210 and 212 which correspond to reactors 10 and 12 of FIG. 1 and which represent the interconnected combustion chambers 210 ;? and 212 cf, respectively. The system is initially explained in a state in which the reactor 210 functions as a reduction reactor and the reactor 212 functions as a cooling reactor. As in the case of FIG. 1, a Gns consisting largely of carbon monoxide and hydrogen is produced in a reformer 216 and this flows through line 228 to a shut-off cooler 230 where it is cooled and dewatered. The reducing gas flows from the cooler 230 through the line 232, which contains a flow measuring device 233 and a back pressure regulating device 234 , to a single Sehlangenerhitzer 350, which serves both reactors. Inside the heater 350 , the gas is heated to a temperature of 700 to 850 ⁰ C and then flows to a hot reduction gas manifold 352, which passes through the branch line 354 containing the valve 356 to the combustion chamber 210a of the reactor 210 and through a branch line 358. containing the valve 360 is connected to the combustion chamber 212.-7 of the reactor 212 . During the portion of the cycle now described, valve 360 is closed and valve 356 is open.

Wie im Fall des Systems der Fig. 1, umfaßt das System der Fig. 2 einen Reduktionsgaskreis zur Zurückführung des Reduktionsgases, welches den Reduktionsreaktor verläßt, einen Kühlgaskreis bzw. -kreislauf zur Zurückführung des den Kühlreaktor verlassenden Kühlgases, eine Gastransferleitung zur Oberführung eines Teils des Reduktionsgases von dem Reduktionsgaskreis zu dem Kühlgaskreis und eine Einrichtung zur Entfernung einer vorbestimmten Menge des Kühlgases von dem Kühlgaskreis. Insbesondere fließt das in den Reaktor 210 von der Verbrennungskammer 210a eintretende heiße Gas abwärts durch ein Erzbett in dem Reaktor, um dieses weitgehend zu Schwammeisen während des Reduk- t'onszyklus zu reduzieren. Das aus dem Reaktor 210 ausfließende Gas fließt durch die Leitung 268, den Kühler 270. die Leitung 272, welche einen Strömungs messer 273 aufweist die Sammelleitung 274, die Leitung 276. die Leitung 304, die einen Strömungsregler 305 enthält, die Pumpe 306 und eine Leitung 362 zu Leitung 232, sodann erneut durch den Erhitzer 350 und die Leitungen 352 und 354 zu der Verbrennungskammer As in the case of the system of FIG. 1, the system of FIG. 2 comprises a reducing gas circuit for recirculating the reducing gas which leaves the reduction reactor, a cooling gas circuit or circuit for recirculating the cooling gas leaving the cooling reactor, a gas transfer line for carrying over part of the Reducing gas from the reducing gas circuit to the cooling gas circuit and means for removing a predetermined amount of the cooling gas from the cooling gas circuit. In particular, the hot gas entering reactor 210 from combustion chamber 210a flows downward through an ore bed in the reactor to largely reduce it to sponge iron during the reduction cycle. The gas flowing out of the reactor 210 flows through the line 268, the cooler 270. the line 272, which has a flow meter 273 , the collecting line 274, the line 276, the line 304, which contains a flow regulator 305, the pump 306 and a Line 362 to line 232, then again through heater 350 and lines 352 and 354 to the combustion chamber

709 626/204709 626/204

21Oa und dem Reaktor 210. Von der Leitung 276 des Reduktionsgaskreises wird Gas durch eine Leitung 364, die ein Prüfventil 366 enthält, entzogen und fließt zu der Kühlgasrückführungssammelleitung 314 des Kühlgaskreises. Der Kühlgaskreis umfaßt den Kühlreaktor 212 von dem ausströmendes Gas durch die Leitung 332, den Kühler 334, die Leitung 336, die ein Strömungsmeßgerät 337 enthält, die Sammelleitung 284, die Leitung 290, die Leitung 338, die das Strömungsregelgerät 339 enthält, die Pumpe 340, die Leitung 314 und die Leitung 320 zurück zu dem oberen Teil bzw. der Spitze des Reaktors 212. Die Zurückfühmngsverhältnisse für die Reduktionsgas- und Kühlgaskreise können innerhalb des gleichen Bereiches liegen, der vorstehend in Verbindung mit Fig. 1 angegeben wurde. Das Gas wird kontinuierlich aus dem Kühlgaskreis durch die Leitung 344, die das Prüfventil 345 enthält, entnommen und fließt zu einer Treibstoffsammelleitung 368, die ein Rückdruckregelgerät 369 enthält. Das derart entfernte Gas, ergänzt durch einen Methan- oder Erdgaszusat^. sofern erforderlich, kann als Brennstoffgas angewandt werden, um den Reformer 216 und/oder Erhitzer 350 mit Wärme zu versorgen. Das System der Fig 2 unterscheidet sich von dem der Fig. 1 dadurch, daß der Reaktor 212 sowohl als Kühlreaktor als auch als Auslaß- und Beschickungsrcaktor verwendet wird. Die Zurückführungsverhaltnisse in den Reduktions- und Kühlkreisen werden derart eingestellt, dai' der Kühlkreis in einem kürzeren Zeitraum als der Reduktionskreis beendet ist. Das Zeitintervall zwischen der Beendigung des Kühlzyklus und der Beendigung des Reduktions/yklus ist derart, daß der Reaktor 212 bis zur Beendigung des Reduktionszyklus in Reaktor 210 ausgelassen und mit frischem Erz beschickt werden kann. Nach Beendigung des Reduktionszyklus werden die Reaktoren in ;.'<.τ in Verbindung mit F ί g. 1 beschriebenen Weise funktionell ausgetauscht, d. h.. der Reaktor 210 wird ein Kühireaktor und der Reaktor 212 wird ein Reduktionsreaktor. 210a and the reactor 210. Gas is withdrawn from the reducing gas circuit line 276 through a line 364 containing a check valve 366 and flows to the cooling gas recirculation manifold 314 of the cooling gas circuit. The cooling gas circuit comprises the cooling reactor 212 of the outflowing gas through the line 332, the cooler 334, the line 336 containing a flow meter 337 , the manifold 284, the line 290, the line 338 containing the flow control device 339 , the pump 340 , line 314 and line 320 back to the top and top, respectively, of reactor 212. The recirculation ratios for the reducing gas and cooling gas circuits can be within the same range given above in connection with FIG. The gas is continuously withdrawn from the cooling gas circuit through line 344, which contains the check valve 345 , and flows to a fuel collecting line 368, which contains a back pressure regulator 369 . The gas removed in this way, supplemented by a methane or natural gas additive. if necessary, the fuel gas can be used to provide heat to reformer 216 and / or heater 350. The system of FIG. 2 differs from that of FIG. 1 in that the reactor 212 is used both as a cooling reactor and as an outlet and feed actuator. The recirculation conditions in the reduction and cooling circuits are set in such a way that the cooling circuit is completed in a shorter period of time than the reduction circuit. The time interval between the completion of the cooling cycle and the completion of the reduction cycle is such that the reactor 212 can be skipped and charged with fresh ore until the completion of the reduction cycle in reactor 210. After the end of the reduction cycle, the reactors are shown in;. '<. Τ in connection with F ί g. 1 functionally exchanged, ie. reactor 210 becomes a cooling reactor and reactor 212 becomes a reduction reactor.

Ein typischer Zeitplan des Betriebes der Reaktoren über einen 24-Stunden-Zeitraum ist in F i g. 5 der Zeichnungen dargestellt. So zeigt F i g. 5. daß der Reaktor 210 während eines Zeitraums von 4 Stunden als Reduktionsreaktor und sodann 3 Stunden als Kühlreaktor betrieben wird, wonach er ausgelassen und erneut beschickt wird und sodann wird der Beiriebszykl'is wiederholt. In gleicher Weise arbeitet der Reaktor 212 3 Stunden als Kühlreaktor, wird sodann ausgelassen und mit frischem Erz in der folgenden Stunde beschickt, wonach er während 4 Stunden als Reduktionsreaktor betrieben wird. Hiernach wird der zyklische Betrieb des Reaktors 212 wiederholtA typical schedule for operating the reactors over a 24 hour period is shown in FIG. 5 of the drawings. Thus, Fig. 5. That the reactor 210 is operated as a reduction reactor for a period of 4 hours and then as a cooling reactor for 3 hours, after which it is discharged and charged again and then the operating cycle is repeated. In the same way, the reactor 212 operates for 3 hours as a cooling reactor, is then discharged and charged with fresh ore in the following hour, after which it is operated as a reduction reactor for 4 hours. Thereafter, the cyclical operation of the reactor 212 is repeated

Somit werden mit dem System der Fig. 2 die Reduktions-, Kühl- und Auslaßvorgänge in zwei Reaktoren derart durchgeführt daß eine außergewöhnlich effiziente Ausnutzung der Anlagen erreicht wird. Da lediglich zwei Reaktoren verwendet werden, sind die Hauptanlagenkosten im Vergleich zu solchen Systemen verringert die mit drei oder mehr Reaktoren arbeiten. Thus, with the system of FIG. 2, the reduction, cooling and discharge operations are carried out in two reactors in such a way that an exceptionally efficient utilization of the plants is achieved. Since only two reactors are used, the main equipment costs are reduced compared to systems using three or more reactors.

Während des Auslaß- und Beschickungsvorgangs wird der Reaktor von dem System isoliert und es ist deshalb erforderlich. Maßnahmen für den Teil des aus dem Reduktionsreaktor ausströmenden Gases zu treffen, der aus dem Reduktionsgaskreis entzogen wird. In F i g. 2 ist die Kühlgassammelleitung 314 durch eine Leitung 370, die ein Ventil 372 enthält mit der Treibstoffsammeileitung 368 verbunden. Während des Zeitraums, in dem der eine oder der andere der Reaktoren ausgelassen und beschickt wird, wird dasDuring the discharge and feed operations, the reactor is isolated from the system and it is therefore required. Measures for the part of the gas flowing out of the reduction reactor meet, which is withdrawn from the reducing gas circuit. In Fig. 2 is the cooling gas manifold 314 through a Line 370 containing valve 372 connected to fuel manifold 368. During the The period in which one or the other of the reactors is discharged and charged will be

Ventil 372 geöffnet um ein direktes Fließen des Transferases zu der Treibstoffsammelleitung 368 zu gestatten.Valve 372 opened to allow the transfer gas to flow directly to fuel manifold 368 .

Wie vorstehend in Verbindung mit der ErörterungAs above in connection with the discussion

der bekannten Verfahren, die in den Mader-und-Celada-Patenten beschrieben sind, angegeben wurde, besteht bei sukzessiver Einleitung des Reduktionsgases aus dem Reformer in einen Kühlreaktor und einen Reduktionsreaktor die Neigung, daß während des späteren Teils the known processes described in the Mader and Celada patents are described, was given, consists of the successive introduction of the reducing gas from the Reformer in a cooling reactor and a reduction reactor the tendency that during the later part

ίο des Kühlzyklus der Wasserstoff und das Kohlenmonoxid Methan und Wasserdampf erzeugen und, da diese Reaktion exotherm ist, daß die Abkühlung des Schwammeisens verzögert wird. Diese Reaktion kann bis zu einem bedeutenden Ausmaß durch Anwendungίο the refrigeration cycle the hydrogen and carbon monoxide Methane and water vapor produce and, since this reaction is exothermic, that the cooling of the Sponge iron is delayed. This reaction can to a significant extent through application

des in den Fig. 1 und 2 beschriebenen Verfahren inhibiert werden, worin das frisch gebildete Gas aus dem Reformer zuerst in den Reduktionsreaktor eingegeben, sodann abgekühlt und in den Kühlreaktor eingeleitet wird. Diese unerwünschte Reaktion kann noch weiterthe method described in Figs. 1 and 2 are inhibited, wherein the freshly formed gas from the Reformer first entered into the reduction reactor, then cooled and introduced into the cooling reactor will. This unwanted reaction can go on

durch Anwendung der Abänderung der Erfindung, die in der Fig. 3 der Zeichnungen veranschaulicht ist, unterdrückt werden.by applying the modification of the invention illustrated in Figure 3 of the drawings, be suppressed.

Da die F i g. 3 der F i g. 2 sehr ähnlich ist, sind nur die Unterschiede zwischen den zwei Figuren beschriebenSince the F i g. 3 of FIG. 2 is very similar, only the differences between the two figures are described

und es werden die gleichen Bczugs/iffern zur Bezeichnung entsprechender Teile in den beiden Figuren angewandel. Die hauptsächlichen Unterschiede in dem System der F i g. 3 bestehen darin, daß das in das System eingeführte Methan in das System über den Kühlgas kreis eintritt und das den Kühlgaskreis verlassende Gas durch den Reformer zurückgeführt wird.and the same references are used to designate corresponding parts in the two figures applied. The main differences in that System of FIG. 3 consist of the fact that the methane introduced into the system enters the system via the cooling gas circle enters and the gas leaving the cooling gas circuit is returned through the reformer.

• ^U\_r ^dl^r ^F'^{g3 ist dar}fc'^este111· daß mit der Kühlgas/uruckfuhrungssammellcitung 314 eine Leitung 374. die ein Ventil 376 enthält, verbunden ist, wodurch das V.ethan in den Kühlgaskreis eingeführt wird. Ein Mcihanzusatz an diesem Punkt erzeugt ein an Methan relativ reiches Kühlgas, welchi-s die vorstehend angegebene Reaktion unterdrückt, nämlich• ^U \ _r ^d l ^r ^F ' ^{g3 is the} fc' ^este111 · that a line 374 containing a valve 376 is connected to the cooling gas / return manifold 314 , whereby the V.ethane is introduced into the cooling gas circuit. Addition of Mcihan at this point produces a cooling gas relatively rich in methane, which suppresses the above reaction, viz

3 H j + CO-* H ,O + C H 43 H j + CO- * H, O + C H 4

Das aus dem Kühlgaskreis durch die Leitungen 344 und 370 entzogene Gas fließt _/u einer Sammelleitung i<H. Ein Teil des durch die Sammelleitung 378 !hebenden Gases wird durch die Leitung 382 abgelenkt.The withdrawn from the cooling gas circuit through lines 344 and 370. Gas flows _{/ u} a manifold i <H. Some of the gas lifting through manifold 378 is diverted through line 382.

die einen Rückdruckregler 384 enthält, u.ti als Ireibstoffgas für den Reformer 216 und dui.h die Zweigleitung 386 als Treibstoffgas für den Erhitzer 350 angewandt zu werden. Der Rest des durch die Sammelleitung 378 fließenden Gases wird durch diewhich includes a back pressure regulator 384 to be used as fuel gas for reformer 216 and branch line 386 as fuel gas for heater 350. The remainder of the gas flowing through manifold 378 is passed through the

Pumpe 388 durch die Leitung 390, die einen Strömungs-Pump 388 through line 390 which has a flow

o^Cg U- ,³⁸° ^Cnlhäl1· ^m ^dem Reformer 216 als Beschickungsgas für den Reformer gepumpt. o ^Cg U-, ³⁸ ° ^Cnlhäl1 · ^m ^the reformer 216 as feed gas for the reformer.

hiner der Vorteile des 2-Reaktor-Systems, wie es inin addition to the advantages of the 2-reactor system, as shown in

aen M g. 2 und 3 gezeigt ist besteht unter Bezugnahmeaen M g. 2 and 3 is made by reference

Maut Mg.4 darin, daß es die Anwendung einerMaut Mg.4 in that it is the application of a

kompakten und effizienten Feststoffbeschickungs- undcompact and efficient solids loading and

Auslaßvorrichtung erlaubt Die Reaktoren 410 und 412 IK ρ*Λλ c^{Onnea wie jene der F} · g-' b<s 3 in der in der us-Kb 34 67 368 beschriebenen Weise aufgebaut sein. *> wobei ein Bett aus inertem, teilchenförmigen!, feuerfestem Material, ζ. B. Gangart zuerst auf dem Boden des Keaktors ausgebildet ist und ein nachfolgend aufge-Dracntes Bett des zu reduzierenden Eisenerzes trägt uie Keaktoren sind oberhalb eines einzigen Ausfühv^ng5t"^ChtC,^rS angebracht der einen regulierbarenOutlet device allows the reactors 410 and 412 IK ρ * Λλ c ^{Onnea like those of F} · g- 'b <s 3 to be constructed in the manner described in US-Kb 34 67 368. *> being a bed of inert, particulate !, refractory material, ζ. B. gait is first formed on the bottom of the Keaktors and an up-Dracntes below the bed contributes to reducing the iron ore uie Keaktoren are above a single Ausfühv ^ng5t ^"CHTC, ^rS of the adjustable mounted a

Fördeί Λ«,!¹¹'*'**· ^{der Über einem endlOSen} Förderband 418 befindlich ist Das Band 418 wird durchFördeί Λ «,! ¹¹ '*' ** · ^{which is above an endless} conveyor belt 418 The belt 418 is through

eine Walze 419, auf der es angebracht ist betrieben. Diea roller 419 on which it is mounted is operated. the

Walze 419 kann auf jegliche geeignete Weise, wie /.. B. einen Motor (nicht gezeigt) betrieben werden. Die Reaktoren 410 und 412 haben jeweils an ihrem Boden entfernbare Verschlüsse 410;) und 412.7. Somit kann, wenn, beispielsweise, Reaktor 410 das linde des Kühlzykliis erreicht, der Verschluß 410;; unter Auslaß des gekühlten Schwammeisens in den Trichter 414 geöffnet und der Verschluß 416 zur Aufgabe von Schwammeisen auf das Band 418 zur Überführung in einen Stahlerzeugungsofen oder Lagerraum reguliert werden.Roller 419 can be operated in any suitable manner such as a motor (not shown). The reactors 410 and 412 each have removable closures 410 and 412.7 on their bottoms. Thus, when, for example, reactor 410 reaches the end of the cooling cycle, closure 410; opening the chilled sponge iron into the funnel 414 and regulating the shutter 416 for feeding sponge iron onto the belt 418 for transfer to a steelmaking furnace or storage room.

Die Reaktoren 410 und 412 weisen entfernbare Deckel 4106 und 412i>, durch die sie beschickt werden können, auf. Über den Reaktoren befindet sich ein zentral angeordneter Fisencrztriclucr 420. der die Trichter 422 und 424 auf jeder seiner Seilen enthalt, wobei die Ie zieren Trichter zur Aufnahme eines teilchenförmigen feuerfesten Materials wie Gangart, geeignet sind. Der Trichter 422 weist an seinem unteren Teil ein Auslaßrohr 42h auf, das hierin ein Ventil oder Führungssehliiz 428 enthalt. Das untere linde ties Rohrs 426 ist in Deckung in der oberen Teil des Reaktors 410 cinführbar, wenn der Decke! 4106 zur Beschickung des Reaktors mit feuerfestem Material aus dem Trichter 422 entfernt worden ist. Der 'liichier 420 wt'is! «.-in l'.iar Leitungen 430 und 432 an seinem unteren KmIe auf, die hierin jeweils die Ventile oder LingußMellcn 434 und 43h enthalten. Die unteren linden der Rohre 430 und 432 sind in die Spitzen der Reaktoren 410 und 412 jeweils einführbar um eine Beschickung der Reaktoren mil It/ aus dem Trichter 420 zu erlauben. Der Trichter 424 weist ein Auslaßrohr 438 auf. das ein Ventil otler eine Kingußstelle 440 aulweist, und dieses ist in Deckung in die Spilze ties Reaktors 412 zur Beschickung des Reaktors 412 mit feuerfestem Material aus Trichter 424 einführbar. Wenn es beispielsweise gewünscht wird, den Reaktor 410 zu beschicken, so wird der Deckel 410/; hiervon entlernt und das Ventil 428 während ein.es Zeitraums geöffnet, so dall die gewünschte Menge ties feuerfesten Materials in den Reaktor unter Bildung eines Bettes an dessen unterem linde in tier in tier US-PS 34 b7 3b8 beschriebenen Weise fallt. Sodann wird tlas lir/ventil 434 zur Vervollständigung tier Beschickung des Reaktors geöffnet und der Deckel 410Λ wieder angebracht. Der Reaktor 412 kann in entsprechender Weise beschickt werden. Die Reaktoren. Zulührungstrichter, Auslalltrichter und der Förderer, bilden eine kompakte und effiziente Feststoffhandhabungseinheit. The reactors 410 and 412 have removable lids 4106 and 412 through which they are charged can, on. Above the reactors there is a centrally arranged Fisencrztriclucr 420. which the Contains funnels 422 and 424 on each of its ropes, the Ie being adorned with funnels for receiving one particulate refractory material such as gangue are suitable. The funnel 422 has at its lower Split an outlet tube 42h which contains a valve or guide member 428 therein. The lower linden of the cane 426 can be brought into cover in the upper part of the reactor 410 when the ceiling! 4106 for loading the Refractory reactor has been removed from hopper 422. The 'liichier 420 wt'is! «.-In l'.iar Lines 430 and 432 at its lower end, which are respectively the valves or LingussMellcn 434 and 43h contain. The lower limbs of tubes 430 and 432 are in the tops of reactors 410 and 412, respectively can be introduced to feed the reactors with It / from the funnel 420 to allow. The funnel 424 has an outlet tube 438. the one valve otler one Kinguss point 440 points out, and this is under cover the space of the reactor 412 for charging the reactor 412 with refractory material from hopper 424 insertable. For example, if it is desired to charge reactor 410, cover 410 /; learned from this and the valve 428 during ein.es Open the period of time so that the desired amount of the refractory material is fed into the reactor with formation a bed on the lower linden tree in tier in tier US-PS 34 b7 3b8 described way falls. Then tlas lir / valve 434 becomes tier to complete Loading of the reactor opened and the lid 410Λ attached again. The reactor 412 can in a corresponding Way to be charged. The reactors. Feed hopper, discharge hopper and the conveyor, form a compact and efficient solids handling unit.

Hierzu 4 Blatt ZeichnungenFor this purpose 4 sheets of drawings

Claims

Patent claims:

1. A method for producing metal sponge from ore containing metal oxide by establishing a reduction zone in which the oxidic mineral is reduced to the metal sponge, and a cooling zone in which the metal sponge is cooled, a reducing gas being formed in a reformer at an elevated temperature, which consists largely of carbon monoxide and hydrogen, and wherein this reducing gas is passed through the oxidic ore in the reduction zone, with part of the gas flowing out of the reduction zone being heated and returned to the reduction zone and a second part of the gas flowing out from the reduction zone. m is passed into the cooling zone for cooling the metal sponge, characterized in that

a) the reduction of the metallic ore and the cooling of the reduced ore in layers in separate reaction reactors carried out,

b) the reducing gas is formed in a catalytic reformer,

c) the entire outflowing gas from the reduction reactor is cooled and partly recirculated into the reduction reactor and partly passed into the cooling reactor, wherein <* ■ * $ preformed reducing gas from the reformer is mixed with the recirculated gas from the reduction reactor.

2. The method according to claim 1, characterized in that at least part of the from the Cooling reactor outflowing gas cools and returned to the cooling reactor.

3. The method according to claim 2, characterized in that the remainder of the cooled flowed out Gas is removed from the system for use as a fuel gas.

4. The method according to claim 2 or 3, characterized in that the volume ratio of through the cooling reactor recirculated gas to gas flowed out of the reduction reactor, which to the cooling reactor is passed from 1: 1 to to: 1.

5. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the volume ratio of gas returned to the reduction reactor to the gas feed to the reducing gas circuit is from 1: 1 to 10: 1.

6. The method according to claim 1, characterized in that the system comprises three reactors, of which the first represents the reduction reactor, the second of which represents the cooling reactor and the third of these from the first and second reactors to the outlet of the reduced ore the third reactor and its reloading with fresh ore is shut down.

7. The method according to claim 1, characterized in that that the system comprises two reactors, the first of which is the reduction reactor and the second represents the cooling reactor and the flow of gas through the cooling reactor is interrupted, during the flow of the reducing gas through the reduction reactor for a predetermined Period of time is continued, this period of time to the outlet of the reduced ore the cooling reactor and its reloading with fresh ore is sufficient

8. The method according to claim 1, characterized in that a first part of the from Cooling reactor outflowing gas is cooled and returned to the cooling reactor to the Cooling reactor recirculated gas added hydrocarbon gas and a second part of the from the Cooling reactor flowing out gas applied as introduced into the reformer hydrocarbon gas will.

9. The method according to claim 8, characterized in that a third part of the outlet gas from the cooling reactor is used as fuel gas to supply the reformer with heat.

10. The method according to claim 8, characterized in that that a third part of the outlet gas from the cooling reactor as fuel gas for heating the Reducing gas supplied to the reduction reactor is used.

11. The method according to claim 8, characterized in that the outlet gas from the cooling reactor with the exception of the recycled first part (a) as entered into the reformer hydrocarbon gas, (b) as fuel gas for supplying the reformer with heat and (c) as fuel gas for Heating of the reducing gas supplied to the reduction reactor is applied.

12. The method according to claim 8, characterized in that that the flow of cooling gas through the cooling reactor is interrupted while the flow of the reducing gas continued through the reduction reactor for a predetermined period of time being, the period of time / to outlet of the reduced ore from the cooling reactor and to whose refilling with fresh ore is sufficient.

13. The method according to claim 12, characterized in that during the period of time Remainder of the cooled outlet gas from the reduction reactor with the added hydrocarbon gas mixed and at least a portion of the resulting mixture as hydrocarbon feed to which reformer is used.

14. Apparatus for charging a pair of interchangeable reactors (410,412) including a first reactor for reducing iron ore to sponge iron and a second reactor for Cooling of the sponge iron, characterized in that a first (filling) funnel (420) extends over the Reactors (410, 412) and containing iron ore, the first (fill) funnel having plumbing tubes (430, 432) leading to the top of the first and second reactor lead, and a second and third (fill) funnel (422,424) above the reactors is the Particulate and difficult to melt material (refractor material) contains, and from the tubes (426,438) from the second and third (fill) funnels to the tips of the first and second reactor, and wherein by means of a valve (428,434,436,440) in the flow of the material is controlled and regulated in each of the supply lines.

15. The apparatus according to claim 14, characterized in that a fourth funnel (414) below attached to the reactors (410, 412) which are constructed and installed to remove the solids, that are discharged from the reactors.

16. The device according to claim 15, characterized

characterized in that an endless conveyor device (418) receives the discharged solids from the fourth hopper (414) and rollers (419) are attached to operate the endless conveyor belt by which the solids are brought out of the area of the reactor.

17. Device according to one of the preceding claims, characterized in that the second and third funnels (422,424 ) are attached '° to opposite sides of the first (Eü'.l) funnel (420).