DE973557C

DE973557C - Method and device for the magnetizing reduction of iron ore

Info

Publication number: DE973557C
Application number: DED616A
Authority: DE
Original assignee: Dorr Co
Current assignee: Dorr Co
Priority date: 1944-09-15
Filing date: 1949-12-23
Publication date: 1960-03-24

Description

(WiGBl. S. 175)(WiGBl. P. 175)

AUSGEGEBEN AM 24. MÄRZ 1960ISSUED MARCH 24, 1960

D6i6 VI/ ibD6i6 VI / ib

von Eisenerzof iron ore

Bei der Verhüttung von verhältnismäßig armen Eisenerzen ist es ausschlaggebend, daß das Erz von der Hauptmenge der begleitenden Gangart getrennt, d. h., daß das Erz vor der Verhüttung angereichert wird. Dies wird zum Teil in der Weise durchgeführt, daß die Eisenerze durch magnetisierende Reduktion zu Magnetit reduziert und dann mit Hilfe bekannter Einrichtungen auf magnetischem Wege von der Gangart getrennt werden.In the smelting of relatively poor iron ores, it is crucial that the ore of the main part of the accompanying gait separately, d. That is, the ore is enriched prior to smelting will. This is done in part in such a way that the iron ores are reduced by magnetization reduced to magnetite and then magnetically with the help of known devices be separated from the gait.

Die Erfindung bezieht sich auf die Reduktion von Eisenerz, wobei die Ferrioxydbestandteile (Fe₂O₃) zu dem magnetischen Eisenoxyduloxyd (Fe₃O₄) reduziert werden durch Behandeln der auf die Reduktionstemperatur gebrachten Erzteilchen in einer von dem aufwärts strömenden reduzierenden Gas bewirkten Wirbelschicht. Die Technik der Wirbelschichtverfahren hat sich in den letzten Jahren sehr entwickelt und auch sdhon Eingang in die Metallurgie gefunden. Zum magnetisierenden Reduzieren von Eisenerzen wurden Wirbelschichtverfahren jedoch noch nicht angewendet. Eine derartige Suspension von in Bewegung befindlichen Erzteilchen wird in einer Reaktionskammer gebildet, die vorzugsweise senkrecht angeordnet ist und eine mit Öffnungen versehene Platte, d. h. einen Rost, enthält, durch dessen Öffnungen das Gas hindurchgeschickt wird. Die Größe und Anordnung der Öffnungen und die Geschwindigkeit des durch die Öffnungen hindurchgehenden Gases sind so gewählt, daß alle Teilchen oberhalb der Platte in Suspension gehaltenThe invention relates to the reduction of iron ore, the ferric oxide components (Fe ₂ O ₃ ) being reduced to the magnetic iron oxide (Fe ₃ O ₄ ) by treating the ore particles brought to the reduction temperature in a fluidized bed caused by the upwardly flowing reducing gas. The technology of the fluidized bed process has developed a lot in recent years and has also found its way into metallurgy. However, fluidized bed processes have not yet been used for magnetizing iron ore reduction. Such a suspension of ore particles in motion is formed in a reaction chamber which is preferably arranged vertically and contains an apertured plate, ie a grate, through the openings of which the gas is sent. The size and arrangement of the openings and the speed of the gas passing through the openings are selected so that all of the particles above the plate are kept in suspension

909 735/8909 735/8

werden. Das bedeutet, daß sie in einem solchen Maße in wirbelnder Bewegung gehalten werden, daß sich im wesentlichen kein Teilchen auf der Oberfläche der Platte ablagert. Unter diesen Bedingungen verhält sich die so gebildete Wirbelschicht wie eine Flüssigkeit. Da die Feststoffe voneinander getrennt sind und einen erkennbaren Bewegungsbereich haben, ist die Höhe einer solchen Wirbelschicht beträchtlich größer als diejenige der gleichen Schicht von in ίο Ruhe befindlichen Feststoffen.will. This means that they are kept in a whirling motion to such an extent that essentially no particle is deposited on the surface of the plate. Behaves under these conditions the fluidized bed thus formed becomes like a liquid. Because the solids are separated from each other and have a discernible range of motion, the height of such a fluidized bed is considerable greater than that of the same layer of solids at rest.

Wenn die Öffnungen und die Geschwindigkeit des durch die Öffnungen hindurchgehenden Gases nicht genau miteinander in Beziehung gebracht werden, erhält man unbrauchbare Ergebnisse. Wenn nämlich die Geschwindigkeit zu gering ist, ist die Feststoffschicht unbeweglich oder nur zum Teil im Schwebezustand. Ist die Geschwindigkeit jedoch zu hoch, so wird ein Teil der Feststoffe aus der Reaktionskammer herausgeblasen, mit dem Ergebnis, daß ein zu großer Verlust an staubförmigen Teilen entsteht. Um den Staubverlust zu verringern, wird die Höhe der Reaktionskammer so gewählt, daß über der Oberfläche der aufgewirbelten Feststoffschicht ein beträchtlicher freier Raum bleibt. Gemäß der Erfindung sind mindestens zwei Wirbelschichten des feinzerteilten Erzes vorgesehen, die nacheinander von dem den Schwebezustand bewirkenden Gas nach oben durchströmt werden, wobei dessen Zusammensetzung so geregelt ist, daß in der unteren Schicht Ferrioxyd zu Oxyduloxyd reduziert und die Bildung von ungebundenem Ferrooxyd (FeO) und metallischem Eisen auf ein Mindestmaß beschränkt wird, während in der darüberliegenden zweiten Schicht eine Verbrennung des Gases stattfindet, so daß das aus der oberen in die untere Schicht wandernde Erz nur Fe₂ O₃ enthält und eine Temperatur besitzt, die ausreicht, um seine Reduktion zu bewirken.Failure to accurately correlate the openings and the velocity of the gas passing through the openings will give useless results. If the speed is too slow, the solid layer is immobile or only partially in suspension. However, if the speed is too high, some of the solids will be blown out of the reaction chamber, with the result that too much loss of dusty particles will occur. In order to reduce the loss of dust, the height of the reaction chamber is chosen so that a considerable free space remains above the surface of the fluidized solid layer. According to the invention, at least two fluidized beds of the finely divided ore are provided, through which the gas causing the suspension flows upwards one after the other, the composition of which is regulated so that in the lower layer ferric oxide is reduced to oxide and the formation of unbound ferrous oxide (FeO) and metallic iron is kept to a minimum, while in the overlying second layer combustion of the gas takes place so that the ore migrating from the upper to the lower layer _{contains only Fe 2} O ₃ and is at a temperature sufficient for its reduction to effect.

Bei Erzeugung von Wirbelschichten wurde festgestellt, daß die Erzteilchen bei einer Korngröße bis zu 14 Maschen pro 2,5 cm Sieblänge bei sehr niedrigen Geschwindigkeiten zunächst nicht bewegt werden, obwohl die Gase durch die Schicht hindurchgehen. Durch allmähliche Erhöhung der Gasgeschwindigkeiten wird ein Punkt erreicht, wo ein Teil der feineren Teilchen eine obere Schicht bildet, die durch den Aufwärtsstrom der Gase in einem wirbelnden Zustand gehalten wird, während der untere Teil der Masse weiter im Ruhezustand bleibt. Wenn die Gasgeschwindigkeit weiter ansteigt, wird ein größerer Teil der Feststoffe in die obere durchwirbelte Schicht einbezogen, bis bei ausreichender Gasgeschwindigkeit die gesamte Feststoffschicht aufgewirbelt wird.When fluidized beds were created, the ore particles were found to have a grain size up to 14 meshes per 2.5 cm screen length at very low speeds initially not moved although the gases pass through the layer. By gradually increasing the gas velocities a point is reached where some of the finer particles form an upper layer, which is kept in a swirling state by the upward flow of gases during the lower part of the mass continues to remain at rest. If the gas velocity continues to increase, will a larger part of the solids is included in the upper fluidized layer, until sufficient Gas velocity the entire solid layer is whirled up.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird mit solchen Geschwindigkeiten — welche von dem spezifischen Gewicht und der Größe der Erzteilchen abhängen — gearbeitet, daß die ganze Masse in einem dichten, durchwirbelten Zustand gehalten wird.According to the present invention, at such speeds - which of the the specific gravity and size of the ore particles depend- that the whole mass worked in is kept in a tight, swirled state.

Das Verfahren gemäß der Erfindung kann kontinuierlich durchgeführt werden, wobei ein Strom des Erzes in körniger oder gepulverter Form kontinuierlich in die Reaktionskammer eingeleitet und das reduzierte Material kontinuierlich daraus abgeleitet wird.The process according to the invention can be carried out continuously, using a stream of the ore in granular or powdered form is continuously introduced into the reaction chamber and the reduced material is continuously derived therefrom.

Bei der kontinuierlichen Durchführung des Verfahrens wird das Erz vorzugsweise durch eine Mehrzahl von unabhängigen Zonen hindurchgeschickt, von denen mindestens eine eine Verbrennungszone ist, wobei das Erz anfänglich in einer oder mehreren Vorbehandlungszonen auf die Reduktionstemperatur oder darüber hinaus vorerhitzt und danach in einer oder mehreren folgenden Zonen reduziert wird. Nach der Reduktion des Erzes kann dann das behandelte Material durch eine Kühlzone geschickt werden.When the process is carried out continuously, the ore is preferably through a A plurality of independent zones passed through, at least one of which is a combustion zone wherein the ore is initially brought to the reduction temperature in one or more pretreatment zones or furthermore preheated and then in one or more subsequent zones is reduced. After the ore has been reduced, the treated material can then pass through a cooling zone sent.

Die Erfindung sieht daher eine Reaktionskammer mit mehreren Abteilungen vor, wobei eine obere bewegte: Schicht von Erzteilchen durch die Verbrennungswärme aus dem aufsteigenden Gasstrom oxydierend erhitzt wird. Aus dieser Schicht gelangt das heiße Erz in eine darunterliegende Reduktionszone, in der Reduktionsbedingungen vorliegen. Man läßt die schwebenden Erzteilchen aus der Oxydationszone oberhalb der Reduktionszone durch ein Überlaufrohr kontinuierlich in die Reduktionszone abfließen, und die obere Mündung des Überlaufrohres dient dazu, den wirksamen Sohwebespiegel festzulegen, über den schwebende Feststoffe nicht hinausgehen können. Auf diese Weise wird eine Gegenstrombehandlung von abwärts fließenden Feststoffen durch aufwärts strömende Gase erzielt.The invention therefore provides a reaction chamber with several compartments, one upper moving: layer of ore particles due to the heat of combustion from the ascending gas stream is heated oxidizing. From this layer the hot ore passes into an underlying reduction zone, in the reduction conditions. The floating ore particles are left out the oxidation zone above the reduction zone flow continuously through an overflow pipe into the reduction zone, and the upper mouth of the overflow pipe is used to determine the effective Sohwebespiegel over the floating Solids cannot go out. In this way a countercurrent treatment is obtained from the downside flowing solids achieved by upward flowing gases.

Die gleiche Art der Regelung des Schwebespiegeis der Schicht in der Reduktionszone erfolgt ebenfalls durch ein Überlaufrohr, durch das das reduzierte Erz aus der Reduktionszone ausgetragen wird.The same type of regulation of the floating level of the layer takes place in the reduction zone also through an overflow pipe through which the reduced ore is discharged from the reduction zone will.

Der Reduktionszone, in der eine ständig wechselnde Schwebeschicht des Erzes aufrechterhalten wird, deren Temperatur der erforderlichen Reduktionstemperatur entspricht, wird ein Gas mit reduzierenden Eigenschaften bzw. Bestandteilen zugeführt, und zwar in ausreichender Menge, um die Ferrioxydbestandteile des Erzes zu Oxyduloxyd, aber nicht zu freiem oder ungebundenem Eisenoxydul oder zu metallischem Eisen zu reduzieren. Bevorzugte reduzierende Bestandteile des Gases sind Wasserstoff und/oder Kohlenmonoxyd. Die gewünschte chemische Reaktion ist daher:The reduction zone, in which a constantly changing floating layer of ore is maintained whose temperature corresponds to the required reduction temperature, becomes a gas with reducing Properties or ingredients supplied, and in sufficient quantity to the Ferric oxide constituents of ore to oxide, but not to free or unbound iron oxide or to reduce to metallic iron. Preferred reducing constituents of the gas are hydrogen and / or carbon monoxide. The desired chemical reaction is therefore:

und/oderand or

3 Fe₂O₃ + H₂- =^2 Fe₃O₄ + H₂O r
3 Fe₂O₃ + C0^2 Fe₃O₄+ CO₂ 3 Fe ₂ O ₃ + H ₂ - = ^ 2 Fe ₃ O ₄ + H ₂ O r
3 Fe ₂ O ₃ + C0 ^ 2 Fe ₃ O ₄ + CO ₂

Die Reaktionen, die möglichst verhindert oder auf ein Mindestmaß beschränkt werden sollen, sind:The reactions that should be prevented or kept to a minimum are:

Fe₃ O₄+ 4 H₂-Fe ₃ O ₄ + 4 H ₂ -

Fe₃O₄+ 4 CO-Fe ₃ O ₄ + 4 CO-

FeO + H₀-FeO + H ₀ -

FeO+ CO-FeO + CO-

-Fe +H₂O -Fe+ C O₂ -Fe + H ₂ O -Fe + CO ₂

Aus diesem Grunde ist die Art der Regelung des leduktionsvorganges besonders wichtig. Bei derFor this reason, the type of control of the induction process is particularly important. In the

Regelung der zuzuführenden reduzierenden Gasbestandteile ist gleichzeitig die Gesamtmenge des Gases zu berücksichtigen, die erforderlich ist, um das Erz in schwebendem Zustand zu halten. Diese Gasmenge wird durch die Raumgeschwindigkeit gemessen, d. h. durch die Gasgeschwindigkeit in den im wesentlichen von suspendierten Feststoffen freien Räumen der Reaktionskammer. Der Grund hierfür besteht darin, daß die Messung der Gasgeschwindigkeit im Bereich der suspendierten Feststoffe ungenau ist, weil sie sich im Verhältnis der anwesenden Feststoffe ändert.Regulation of the reducing gas components to be supplied is also the total amount of the Gas that is required to keep the ore in suspension. These The amount of gas is measured by space velocity, i.e. H. by the gas velocity in the Spaces of the reaction chamber that are essentially free of suspended solids. The reason for that is that the measurement of the gas velocity in the area of suspended solids is inaccurate is because it changes in proportion to the solids present.

In der Zeichnung ist ein nicht beschränkendes Ausführungsbeispiel der Erfindung dargestellt, welche auch in abgeänderter Form verwirklicht werden kann.In the drawing, a non-limiting embodiment of the invention is shown, which can also be implemented in a modified form.

Fig. ι zeigt einen senkrechten Schnitt der gefüllten Reaktionskammer,Fig. Ι shows a vertical section of the filled Reaction chamber,

Fig. 2 einen waagerechten Schnitt nach Linie 2-2 im Abschnitt E der Fig. 1 bei leerer Reaktionskammer. FIG. 2 shows a horizontal section along line 2-2 in section E of FIG. 1 with an empty reaction chamber.

Die Reaktionskammer besteht aus einem senkrechten Schachtofen, der aus einzelnen Abschnitten A, B, C, D, E, F zusammengesetzt ist. Jeder Abschnitt hat eine Außenwand 5 aus Metall, die mit feuerfestem Mauerwerk 6 ausgekleidet ist. Die Reaktionskammer hat eine obere Abschlußplatte 4 und einen trichterförmigen Boden 35, der einen mit einem Ventil versehenen Abfluß 40 aufweist. Der Abschnitt B ist mit einem Zwischenboden 18 versehen, der Gasdurchtrittsöffnungen 19 enthält und eine Erzschicht 17 in aufgewirbeltem Zustand trägt. Dieses Erz 17 wird durch das auf strömen de Gas vorgewärmt. Über dieser Schicht befindet sich im Abschnitt A ein freier Raum 7. Der AbschnittD wird nach unten durch einen Zwischenboden 26 mit den öffnungen 27 begrenzt, der eine aufgewirbelte Erzschicht 25 trägt. Über dieser Schicht befindet sich im Abschnitt C ein freier Raum 20. Der Abschnitt F weist den mit Öffnungen 34 versehenen Zwischenboden 33 auf, der eine Erzschicht 32 im Schwebezustand trägt. Über dieser Schicht befindet sich im Abschnitt E ein freier Raum 28.The reaction chamber consists of a vertical shaft furnace, which is composed of individual sections A, B, C, D, E, F. Each section has an outer wall 5 made of metal, which is lined with refractory masonry 6. The reaction chamber has an upper closing plate 4 and a funnel-shaped bottom 35 which has an outlet 40 provided with a valve. Section B is provided with an intermediate floor 18 which contains gas passage openings 19 and carries an ore layer 17 in the whirled up state. This ore 17 is preheated by the gas flowing on it. A free space 7 is located above this layer in section A. Section D is delimited at the bottom by an intermediate floor 26 with openings 27, which carries a fluidized ore layer 25. A free space 20 is located above this layer in section C. Section F has the intermediate floor 33 which is provided with openings 34 and which carries an ore layer 32 in the floating state. A free space 28 is located above this layer in section E.

Die Höhe der oberen Schwebeschicht 17 (Spiegel 12) wird durch die obere Mündung eines Überlaufrohres 16 geregelt, durch welches das Erz in die nächsttiefere Schicht 25 nach unten abfließt.The height of the upper floating layer 17 (mirror 12) is determined by the upper mouth of an overflow pipe 16 through which the ore flows down into the next lower layer 25.

In ähnlicher Weise wird die Höhe der schwebenden Mittelschicht 25 (Spiegel 22) durch das Überlauf rohr 24 geregelt, durch das das Erz in die untere Schicht 32 gelangt. Die Höhe (Spiegel 30) der unteren Schwebeschicht 32 wird mit Hilfe des Überlaufrohres 72 geregelt, durch das das reduzierte Erz bei 77 aus dem Rohr 76 ausgetragen wird. Dieses Rohr 76 ist mit einer Kühlvorrichtung • 75, insbesondere einem Wärmeaustauscher, verbunden. Similarly, the height of the floating middle layer 25 (mirror 22) is regulated by the overflow pipe 24 through which the ore enters the lower layer 32. The height (level 30) of the lower floating layer 32 is regulated with the aid of the overflow pipe 72, through which the reduced ore is discharged from the pipe 76 at 77. This tube 76 is connected to a cooling device • 75, in particular a heat exchanger.

Staubförmige Teilchen aus der oberen Schicht 17 werden durch das Rohr 51, das die Abschlußplatte 4 der Reaktionskammer durchsetzt, einem Zyklonscheider 2 mit Abzugrohr 1 zugeführt. Die durch den Zyklonscheider 2 abgetrennten Feststoffe gelangen durch das Fallrohr 8, das an der Dichtung 3 die Abschlußplatte 4 der Reaktionskammer durchsetzt, in die Reaktionskammer zurück.Dust-like particles from the upper layer 17 are passed through the tube 51, which the end plate 4 passed through the reaction chamber, fed to a cyclone separator 2 with an exhaust pipe 1. By Solids separated by the cyclone separator 2 pass through the downpipe 8, which is attached to the seal 3 penetrates the end plate 4 of the reaction chamber, back into the reaction chamber.

Durch ein Einlaßrohr 36 am trichterförmigen Boden 35 der Reaktionskammer, das mit einem Ventil 37 versehen ist, wird der Reaktionskammer Gas in einer Menge zugeführt, die ausreicht, um die Ersatzteilchen über allen darüber!legenden Zwischenboden 33, 26, 18 aufzuwirbeln. Das Abgas geht mit den Staubteilchen durch das Rohr S1 aufwärts im den Zyklonscheider 2.Through an inlet tube 36 at the funnel-shaped bottom 35 of the reaction chamber, which is connected to a Valve 37 is provided, gas is supplied to the reaction chamber in an amount sufficient to stir up the replacement particles over all intermediate floors 33, 26, 18 placed above them. The exhaust goes up with the dust particles through the pipe S1 in the cyclone separator 2.

Das zu behandelnde Roherz 62 wird zunächst dem Sammelbehälter 61 zugeführt, dessen Boden bei 63 in einen Seitenarm ausläuft, der eine Förderschnecke 64 enthält, um das Erz in die Kammer 52 zu befördern, in der die Beschickung fließfähig gemacht wird. Diese Kammer enthält eine Schicht 54 von schwebendem Roherz, die von einer Lochplatte 55 mit öffnungen 56 getragen wird. Die Platte 55 ist über dem trichterförmigen Boden 57 der Kammer angeordnet. Über der schwebenden Roherzschicht ist ein freier Raum 53 vorgesehen, und vom oberen Teil der Kammer 52 führt ein Rohr 50 zu dem Zyklonscheider, um Staubteilchen, die in dem freien Raum 53 aufsteigen, dorthin zu leiten. Das Gas für die Schicht 54 wird durch das Rohr 66, das mit einem Ventil 65 versehen ist, dem trichterförmigen Boden 57 des Behälters unterhalb der Stauplatte 55 zugeleitet. Ein Erzableitungsrohr 60 ragt in die Schicht 54 hinein und führt das aufgewirbelte Roherz in die obere Schicht 17 der Reaktionskammer. Das Rohr 60 mündet dicht über dem Zwischenboden 18 und ist mit einem Ventil 59 versehen.The raw ore 62 to be treated is first fed to the sump 61, the bottom of which drains at 63 into a side arm which contains a screw conveyor 64 for conveying the ore into the chamber 52 where the feed is made flowable. This chamber contains a layer 54 of floating raw ore which is supported by a perforated plate 55 with openings 56. The plate 55 is arranged above the funnel-shaped bottom 57 of the chamber. A free space 53 is provided above the floating raw ore layer, and from the upper part of the chamber 52 a pipe 50 leads to the cyclone separator in order to guide dust particles rising in the free space 53 there. The gas for the layer 54 is fed through the pipe 66, which is provided with a valve 65, to the funnel-shaped bottom 57 of the container below the baffle plate 55. An ore discharge pipe 60 protrudes into the layer 54 and guides the fluidized raw ore into the upper layer 17 of the reaction chamber. The tube 60 ends closely above the intermediate floor 18 and is provided with a valve 59.

Um der mittleren Schicht 25 im Abschnitt D als Verbrennungs- oder Oxydationszone ein sauerstoffhaltiges Gas, z. B. Luft, zuzuführen, ist eine Luftzuleitung 69 vorgesehen, an die ein Gabelrohr angeschlossen ist, das mit seinem Zweig 67 in die Schicht 25 und mit seinem Zweig 71 in den freien Raum 28 mündet. Das Rohr 67 ist bei 68 und das Rohr 71 bei 70 mit eimern Ventil versehen; gegebenenfalls kann auch nur ein Ventil in der Luftzuleitung 69 angebracht sein.To the middle layer 25 in section D as a combustion or oxidation zone, an oxygen-containing gas, e.g. B. to supply air, an air supply line 69 is provided to which a fork tube is connected, the branch 67 of which opens into the layer 25 and its branch 71 into the free space 28. The tube 67 is valved at 68 and the tube 71 at 70; if necessary, only one valve can be attached in the air supply line 69.

Ein mit einem Ventil 74 versehenes Rohr 73, das einen Brenner besitzt, führt zu der unteren Schicht 32 im Abschnitt F, um Brennstoff für die Einleitung der Reaktion zuzuführen. Die Schicht 32 ist die Reduktionszone.A tube 73 provided with a valve 74 and having a burner leads to the lower layer 32 in section F to supply fuel for the initiation of the reaction. Layer 32 is the reduction zone.

Mit 15, 23 und 31 sind Temperaturmeßinstrumente zum Anzeigen der Temperatur in den Schichten 17, 25 bzw. 32 bezeichnet. 9, 10, 11, 13 und 14 sind Druckvergleichsinstrumente, die mit der Schicht 17 und dem freien Raum 7 verbunden sind und zum Messen des Druckes in der Schicht 17 im Vergleich zu dem Druck in dem freien Raum 7 dienen. Wenn in der Schicht 17 der gleiche Druck wie im freien Raum 7 herrscht, so würde das bedeuten, daß die Schicht sich nicht im Schwebezustand befindet. Auf diese Weise wird festgestellt, in welchem Ausmaß die Schicht 17 schwebt und wie hoch sie ist. Ähnliche Druckmeßinstrumente 21 und 29 sind für die Schichten 25 und 32 vorgesehen. Designated at 15, 23 and 31 are temperature measuring instruments for displaying the temperature in layers 17, 25 and 32, respectively. 9, 10, 11, 13 and 14 are pressure comparison instruments which are connected to the layer 17 and the free space 7 and serve to measure the pressure in the layer 17 in comparison to the pressure in the free space 7. If the pressure in the layer 17 is the same as in the free space 7, this would mean that the layer is not in a floating state. In this way it is determined to what extent the layer 17 is floating and how high it is. Similar pressure gauges 21 and 29 are provided for layers 25 and 32.

BetriebsbeispielOperating example

Wenn sich die Reaktionskammer in vollem und kontinuierlichem Betrieb befindet, so ist die mittlere Schicht 25 die heißeste, weil in dieser infolge der Zufuhr von Luft durch das Rohr 69 Oxydation und Verbrennung stattfinden. Die Temperatur wird hier so geregelt, daß das Erz dieser Schicht auf einer Temperatur gehalten wird, die höher als 500⁰ C und vorzugsweise in der Höhe von 750⁰ C, jedoch nicht höher als iooo⁰ C liegt. Der Grund hierfür liegt darin, daß das Erz so heiß sein muß, daß, nachdem es durch das Überlauf rohr 24 in die untere Schicht 32 gelangt ist, die Temperatur in dieser Schicht nicht wesentlich niedriger als 500⁰ C ist. Die Schicht 32 ist die Schicht, in der die Ferrioxydbestandteile des Erzes zu Oxyduloxyd reduziert werden. Das Erz in der oberen Schicht 17 wird durch die aus der mittleren Schicht 2.5 aufsteigende Wärme vorerhitzt, bevor es durch das Überlaufrohr 16 in die mittlere Schicht 25 gelangt, wo das Erz durch die Verbrennungsgase erhitzt und restlos zu Fe₂O₃ oxydiert wird. Der unteren Reduktionszone 32 wird keine zusätzliche Wärme zugeführt.When the reaction chamber is in full and continuous operation, the middle layer 25 is the hottest, because in this, as a result of the supply of air through the pipe 69, oxidation and combustion take place. The temperature is controlled here that the ore of this layer is maintained at a temperature higher than 500 ⁰ C and preferably in the amount of 750 ⁰ C, but not higher than is iooo ⁰ C. The reason for this is that the ore must be so hot, that is after the overflow pipe 24 passes into the lower layer 32, the temperature is not substantially lower than 500 ⁰ C in this layer. Layer 32 is the layer in which the ferric oxide constituents of the ore are reduced to oxyduloxide. The ore in the upper layer 17 is preheated by the heat rising from the middle layer 2.5 before it passes through the overflow pipe 16 into the middle layer 25, where the ore is heated by the combustion gases and completely oxidized _{to Fe 2} O _3. No additional heat is supplied to the lower reduction zone 32.

Das behandelte Erz, in dem Hämatit oder ein anderer Fe₂O₃-Bestandteil zu Fe₃O₄ reduziert ist, verläßt schließlich die Reaktionskammer durch das Überlauf rohr 72 und das Ableitungsrohr γγ, wobei das Erz beim Durchgang durch das letztere Rohr gekühlt wird, um eine Reoxydation des Fe₃O₄ auf ein Mindestmaß zu beschränken. Das reduzierte Erz wird sodann auf bekannte Weise magnetisch aufbereitet. Die Reaktionsteilnehmer und Temperaturen müssen so aufeinander abgestimmt werden, daß in der mittleren Schicht 25 keine Reduktion stattfindet und daß in der unteren Schicht 32 die Bildung von freiem FeO oder Fe möglichst auf ein Mindestmaß beschränkt wird.The treated ore, in which hematite or another Fe ₂ O ₃ component is reduced to Fe ₃ O ₄ , finally leaves the reaction chamber through the overflow pipe 72 and the discharge pipe γγ, the ore being cooled as it passes through the latter pipe, in order to limit reoxidation of the Fe ₃ O ₄ to a minimum. The reduced ore is then magnetically processed in a known manner. The reactants and temperatures must be coordinated with one another in such a way that no reduction takes place in the middle layer 25 and that the formation of free FeO or Fe is restricted to a minimum in the lower layer 32.

Durch den freien Raum 28 über der Schicht 32 wird die Mitnahme von suspendierten Teilchen in die mittlere Schicht 25 weitgehend vermieden. Dieser freie Raum 28 hat zweckmäßig etwa die gleiche Höhe wie die Schicht 32. In der Praxis hat man beiden eine Höhe von etwa 1,50 m gegeben. Das aus dem Rohr 36 austretende Gas soll, je nach der Teilchengröße und dem spezifischen Gewicht des Erzes, die Schicht 32 mit einer Geschwindigkeit von 15 und 45 cm pro Sekunde durchströmen. Bei einer Geschwindigkeit unter 15 cm pro Sekunde werden die Erzteilchen nicht stark genug aufgewirbelt und in der Schwebe gehalten, und bei einer Geschwindigkeit über 45 cm pro Sekunde wird der Staubverlust zu groß.Due to the free space 28 above the layer 32, the entrainment of suspended particles in the middle layer 25 largely avoided. This free space 28 is expediently about the same Height like layer 32. In practice, both have been given a height of about 1.50 m. The gas emerging from the tube 36 should, depending on the particle size and the specific weight of the ore, layer 32 at speeds of 15 and 45 cm per second flow through. If the speed is less than 15 cm per second, the ore particles will not whirled up enough and held in suspension, and at a speed of more than 18 inches (45 cm) the dust loss becomes too great per second.

In den Zonen D und C entsprechen die Höhen der Schicht 25 und des freien Raumes 20 denen der Zonen F und E, d. h., sie betragen jeweils 1,5 m. Wenn das durch den Zwischenboden 26 aufsteigende Gas nicht ausreicht, um die Erzteilchen der Schicht 25 aufzuwirbeln, so kann dies durch Luftzufuhr durch das Rohr 71 unterhalb der Stauplatte unterstützt werden. Der Schicht 25 muß eine ausreichende Menge Luft zugeführt werden, um die Verbrennung und Oxydation zu fördern. Daher kann für diesen Zweck die Luft nicht nur durch das Rohr 71 unterhalb des Zwischenbodens 26, sondern muß auch durch das Rohr 67 oberhalb dieses Zwischenbodens zugeführt werden.In zones D and C , the heights of layer 25 and of free space 20 correspond to those of zones F and E, ie they are each 1.5 m 25, this can be assisted by supplying air through the tube 71 below the baffle. A sufficient amount of air must be supplied to layer 25 to promote combustion and oxidation. Therefore, for this purpose, the air can not only be supplied through the pipe 71 below the intermediate floor 26, but must also be supplied through the pipe 67 above this intermediate floor.

Diese vorzuerwärmende Schicht 17 ist vorzugsweise ebenfalls etwa 1,5 m hoch, während der zugehörige freie Raum 7 etwa doppelt so hoch gehalten wird, um den Verlust an staubförmigen Teilchen auf ein Mindestmaß zu beschränken. Die vorgewärmten Eisenerzteilchen dieser Schicht fallen durch das Überlaufrohr 16 in die darunterliegende Schicht 25. In der Schicht 17 findet weder eine Oxydation noch eine Reduktion statt. Die Abgase und die mitgerissenen staubförmigen Teilchen gelangen nach oben durch das Rohr 51 in den Zyklonscheider 2, in dem der Staub aufgefangen und durch das Rohr 8 der Schicht 17 wieder zugeführt wird, während die Gase durch das Rohr 1 abziehen. Die Einrichtung gemäß der Erfindung arbeitet demnach insofern nach dem Gegenstromprinzip, als das Erz im wesentlichen nach unten wandert, während das behandelnde Gas nach oben aufsteigt. Innerhalb jeder Schicht wird das Erz dem unteren Teil der Schicht zugeführt, so daß jedes Erzteilchen von dieser Stelle bis mindestens in Höhe der Eintrittsmündung des zugehörigen Überlaufrohres aufsteigen muß, durch das es in die nächsttiefere Schicht geleitet wird. Hierdurch wird erreicht, daß das Erz innerhalb jeder Schicht seine vorgesehene Behandlung erfährt und nicht über- oder unterhitzt wird.This layer 17 to be preheated is preferable also about 1.5 m high, while the associated free space 7 is kept about twice as high in order to limit the loss of dusty particles to a minimum. the Preheated iron ore particles of this layer fall through the overflow pipe 16 into the one below Layer 25. In layer 17, neither oxidation nor reduction takes place. The exhaust gases and the entrained powdery particles go up through the pipe 51 into the cyclone separator 2, in which the dust is caught and fed back through the pipe 8 to the layer 17 while the gases are withdrawn through pipe 1. The device according to the invention works accordingly, according to the countercurrent principle, as the ore essentially migrates downwards while the treating gas rises to the top. Within each layer, the ore becomes the lower one Part of the layer fed so that each ore particle from this point to at least the level of the inlet mouth of the associated overflow pipe must rise, through which it in the next lower Layer is directed. This ensures that the ore within each layer is its intended Undergoes treatment and is not overheated or underheated.

Die Höhe und Temperatur der unteren oder Reduktionsschicht 32 ist so einzustellen, daß 95 bis 100% des Ferrioxyds zu Oxyduloxyd reduziert werden.The height and temperature of the lower or reducing layer 32 is to be adjusted so that 95 to 100% of the ferric oxide can be reduced to oxyduloxide.

Zu Beginn, d. h. bevor das Roherz der Reaktionskammer zugeführt wird, wird durch das Rohr 73 Öl eingeleitet, und sein Brenner, der für die untere Schicht 32 vorgesehen ist, wird entzündet. Durch das Rohr 38 mit Ventil 39 wird dieser Schicht Luft zugegeben, damit eine Verbrennung stattfinden kann. Sobald die Reaktionskammer heiß genug ist, wird Erz zugeführt, und der Brenner sowie die Luftzufuhr 38 werden abgestellt. Darauf wird die gesamte Wärme in der Schicht 25 erzeugt.At the beginning, i. H. before the raw ore is fed to the reaction chamber, through the pipe 73 Oil is introduced and its burner, intended for the lower layer 32, is ignited. By the pipe 38 with valve 39 air is added to this layer so that combustion can take place can. As soon as the reaction chamber is hot enough, ore is fed, and the burner as well as the Air supply 38 are turned off. All of the heat in layer 25 is then generated.

Die Öffnungen in den Zwischenböden sind so ausgebildet und angeordnet, daß im wesentlichen alle Erzteilchen der betreffenden Schicht aufgewirbelt werden.The openings in the intermediate floors are designed and arranged so that substantially all ore particles of the relevant layer are whirled up.

Wenn in dem beschriebenen Ausführungsbeispiel auch nur drei Schichten angegeben sind, von denen die obere eine Vorwärmzone, die mittlere eine Verbrennungs- oder Oxydationszone und die untere eine Reduktionszone ist, so können doch eine oder alle derselben in mehrfacher Anzahl vorkommen, d. h. mehrstufig vorgesehen sein. Das bedeutet, daß die Reduktion gegebenenfalls nacheinander in zwei oder mehreren Reduktionszonen, die Oxydation nacheinander in zwei oder mehreren Zonen und auch die Vorerhitzung in mehreren übereinanderliegenden Zonen stattfinden könnten. Gegebenenfalls könnte die Vorwärmkammer fortfallen, denn grundsätzlich sind nur eine Kammerzone, in derIf only three layers are specified in the exemplary embodiment described, of which the upper one a preheating zone, the middle one a combustion or oxidation zone and the lower one is a reduction zone, one or all of them can occur in multiple numbers, d. H. be provided in several stages. This means that the reduction may be carried out in two consecutive ways or more reduction zones, the oxidation successively in two or more zones and the preheating could also take place in several superimposed zones. Possibly the preheating chamber could be omitted, because basically there is only one chamber zone in which

die erforderliche Wärme erzeugt wird, und eine zweite Kammerzone, in der die chemische Reduktion des erhitzten Erzes stattfindet, erforderlich. An Stelle eines Ölbrenners können auch andere Mittel zur einleitenden Erwärmung der Reaktionskammer benutzt werden. Auch können die reduzierenden Gase aus festen, flüssigen oder gasförmigen Brennstoffen innerhalb der schwebenden Schicht gebildet werden.the required heat is generated, and a second chamber zone in which the chemical reduction of the heated ore takes place, is required. Instead of an oil burner, others can also be used Means for preliminary heating of the reaction chamber can be used. Also can the reducing Gases from solid, liquid or gaseous fuels floating within the Layer are formed.

Claims

Patent claims:

1. Fluidized bed process for the magnetizing reduction of iron ore to iron oxyduloxide (Fe ₃ O ₄ ), characterized in that at least two separately superposed fluidized bed zones of the fine-grained ore are formed, which are successively traversed by the turbulence causing gas from bottom to top, which after Flow through the lower fluidized bed zone (reduction zone) is burned in the upper fluidized bed zone (oxidation zone), with the ore fed to this upper fluidized bed zone being roasted and heated in an oxidizing manner, which is then fed to the lower fluidized bed zone, in which it contains the reducing components such as hydrogen or carbon monoxide , the fluidizing gas is reduced to Fe ₃ O ₄ and then cooled.

2. The method according to claim 1, characterized in that takes place in the layer in which a combustion of the gases, a temperature between 500 and iooo ⁰ C is maintained.

3. The method according to claim 1, characterized in that that a gas velocity between 15.2 and 46 cm per second is maintained will.

4. Device for performing the method according to claims 1 to 3, consisting from a closed chamber, which is divided into several one above the other through a perforated intermediate floor arranged reaction zones for being suspended by an ascending gas stream held ore is divided.

5. Device according to claim 4, characterized in that there is a free space within each reaction zone above the fluidized bed is provided, which is Vs- to 2faehe the height of the fluidized bed.

6. Device according to claim 4, characterized by one connected to the chamber Dust cyclone.

7. Device according to claim 4, characterized by the layer height of the whirled up Ore-determining overflow pipes leading to the next lower reaction zone or to the outside.

Considered publications:

German Patent Nos. 437 970, 444 847, 027;

U.S. Patents Nos. 1,776,876, 2,343,780, 2358039, 2304128;

British Patent No. 635 of 1871;

British Patent No. 384327;

"Stahl und Eisen", 33, 1913, p. 1947;

"Communication from the Kaiser Wilhelm Institute for Iron Research", 1924, p. 5;

Reports 42, 1909, p. 4575;

Reports 48, 1915, p. 1282;

"The Journal of Physical Chemistry", Vol. XXXI, 1927, p. 978.

For this purpose ι sheet of drawings