FI66434C

FI66434C - FOERFARANDE FOER FRAMSTAELLNING AV SMAELT METALL UR FINFOERDELADE MATERIAL

Info

Publication number: FI66434C
Application number: FI812269A
Authority: FI
Inventors: Ingvar Anton Olof Edenwall; Douglas Sewerin Ekman; Hans Ivar Elvander; Karl Goeran Goerling; Carl-Johan Sigvard Hellestam; Karl Axel Melkersson
Original assignee: Boliden Ab
Priority date: 1975-07-04
Filing date: 1981-07-20
Publication date: 1984-10-10
Also published as: FI812269L; FI66434B

Description

1 664341 66434

Menetelmä sulan metallin valmistamiseksi hienojakoisista aineistaMethod for producing molten metal from fines

Jakamalla erotettu patenttihakemuksesta nro 761947 5Separated from Patent Application No. 761947 5

Keksintö koskee menetelmää sulan metallin valmistamiseksi hienojakoisesta metallioksidi- ja/tai metallisul-fidipitoisesta aineesta, kuten malmirikasteista tai oksidi-välituotteista, mahdollisesti pasuttamalla sekä pelkistä-10 mällä ja sulattamalla.The invention relates to a process for the production of molten metal from a finely divided metal oxide and / or metal sulphide-containing substance, such as ore concentrates or oxide intermediates, optionally by roasting, reduction and smelting.

Useimpien tavanomaisten metallin talteenottoproses-sien mukaisesti täytyy pienirakeiset oksidi-aineet, ennen niiden saattamista pelkistävään käsittelyyn, muuttaa kap-palemuotoon jonkintapaisella agglomeroinnilla. Tavallisesti 15 käytetään hihnasintrausta tai kuulasintrausta. On myös alettu käyttää kylmäsidottujen (kemiallisesti sidottujen) pallosten valmistamista. Myös briketointia tehdään ja sen on havaittu olevan erityisen sopiva tapauksissa, joissa halutaan pelkistäviä aineita sisältäviä agglomeraatteja.According to most conventional metal recovery processes, small-grained oxide materials must be converted to a Kap piece shape by some form of agglomeration before being subjected to a reductive treatment. Typically, belt sintering or ball sintering is used. The use of cold-bonded (chemically bonded) spheres has also begun to be used. Briquetting is also done and has been found to be particularly suitable in cases where reducing agglomerates containing reducing agents are desired.

20 On myös ehdotettu, että hienorakeisia oksidi-ainei ta ennen agglomeroimista pelkistetään, esim. US-patentin nro 3 607 217 mukaisesti, missä rautaoksidipitoista raaka-ainetta hienojakoisessa tilassa ensin esipelkistetään lei-jupatjareaktorissa, minkä jälkeen hienojakoinen esipelkis-25 tetty aine yhdessä raskaiden hiilivetyjen kanssa viedään vielä uudelleen leijupatjareaktoriin, jolloin muodostuu agglomeraatti, joka sisältää esipelkistettyjä rautaoksidia ja koksia ja jolloin hiilivedystä peräisin oleva koksi toimii sideaineena rautaoksidihiukkasten välillä.It has also been proposed that the fine-grained oxide materials be reduced prior to agglomeration, e.g., in accordance with U.S. Patent No. 3,607,217, where the iron oxide-containing feedstock is first pre-reduced in a fine-grained reactor and then the fine pre-reduced material is combined with heavy hydrocarbons. is further re-introduced into the fluidized bed reactor to form an agglomerate containing pregelatinized iron oxide and coke and wherein the hydrocarbon-derived coke acts as a binder between the iron oxide particles.

30 Ennen näiden edellä esitettyjen uudenaikaisten mene telmien ilmestymistä, agglomeroimista varten kulki kehitys erimuotoisiin sintrausmenetelmiin liekillä. Johtavana periaatteena ehdotetuissa ja koetelluissa liekkisintraus-menetelmissä on tällöin ollut, että hienojakoinen oksidi-35 aine pudotessaan kuidun läpi kuumuuden kanssa kosketuksessa muodostuneiden kaasujen polttamisen ansiosta saadaan niin korkeaan lämpötilaan, että aina kuilun pohjalla muo- 2 66434 dostaa yhteensintrautuneen massan, vaihtoehtoisesti oksidien sulatteen. Käsitellyn aineen jäähdytys ja poisto tapahtuu tämän jälkeen eri tavoilla. Esimerkkeinä tästä voidaan viitata US-patentteihin nro 806 744, 865 658, 5 1 812 397 ja 1 930 010 sekä ruotsalaisiin patentteihin nro 68 228 ja 90 903.30 Prior to the advent of these modern methods, the development of various forms of flame sintering for agglomeration took place. The guiding principle in the proposed and tested flame sintering methods has been that the finely divided oxide-35 material, due to the combustion of gases in contact with heat, falls to such a high temperature that it always forms a molten mass, alternatively oxides, at the bottom of the shaft. The treated material is then cooled and removed in various ways. Examples of this are U.S. Patent Nos. 806,744, 865,658, 5,812,397 and 1,930,010 and Swedish Patent Nos. 68,228 and 90,903.

Liekkisintraus on mielenkiintoinen moneltakin näkökannalta, joista mainittakoon: - ei vaadita esikäsittelyä? ei edes kuivausta nor-10 maaleissa kosteuspitoisuuksissa, - menetelmä on periaatteessa yksinkertainen ja laitekustannukset alhaiset, - korkeaan tuotantoon päästään jo suhteellisen kohtuullisilla laitteistomitoituksilla, 15 - päästään tuotteen tiettyyn esipelkistymiseen, - oksidin mahdollinen rikki- ja arsenikkisisältö poistuvat melko huomattavissa määrin ja myös sinkin poistoon on mahdollista päästä.Flame sintering is interesting from many points of view, including: - no pre-treatment is required? not even drying at nor-10 paints, - the method is in principle simple and the equipment costs low, - high production is already achieved with relatively reasonable equipment dimensions, 15 - a certain pre-reduction of the product is achieved, - the potential sulfur and arsenic content of the oxide is removed to a considerable extent possible to reach.

Liekkisintrausta ei näistä eduista huolimatta näi-20 hin asti ole koskaan suuremmassa määrin sovellutettu. Syyt ovat monet, joista mainittakoon: - sula oksidi on tarttunut kuilun tiilivuoraukseen? tämä ongelma voidaan kuitenkin voittaa jäähdyttämällä kuilu ja päällystämällä seinät jäähdytetyllä aineella, 25 - prosessin ohjaamisen vaikeuden vuoksi voi sintte- ri helposti saada niin tiiviin koostumuksen, että se tulee vaikeaksi pelkistää jatkokäsittelyssä, - syntyy suuria mekaanisia ongelmia poistettaessa tiivistä edellisen kaltaista sintteriä kuilun pohjalta, ja 30 kylmässä muodossa se voi saada monoliittisen luonteen.Despite these advantages, flame sintering has never been applied to a greater extent until now. There are many reasons to mention: - the molten oxide has adhered to the brick lining of the shaft? however, this problem can be overcome by cooling the shaft and coating the walls with the cooled material, 25 - due to the difficulty of controlling the process, 30 in cold form it can acquire a monolithic character.

Nyt on osoittautunut olevan mahdollista yllättävän yksinkertaisella tavalla ratkaista nämä ongelmat toteuttamalla aluksi esitetynlainen prosessi, jolloin metallioksi-dipitoinen aine laskeutuessaan kuilun läpi, saatetaan su-35 lamaan kosketuksessa poltossa saatujen kuumien kaasujen kanssa viemällä kuiluun hiilipitoista pelkistysainetta, jos tämän keksinnön mukaisesti mainitut kuumat kaasut 3 66434 saatetaan kulkemaan ylöspäin kuilun läpi ja sula metalli-oksidipitoinen aine kuilun alaosassa osittaisella pelkistyksellä kosketuksessa lisätyn pelkistysaineen kanssa muutetaan esipelkistetyksi tuotteesti, joka sisältää kiinteää 5 hiiliainetta, jonka jälkeen esipelkistetty tuote loppupel-kistetään ja sulatetaan kuilun alaosaan liitetyssä reaktorissa.It has now proved possible to solve these problems in a surprisingly simple manner by carrying out a process as initially described, in which a metal oxide-containing substance, as it settles through a shaft, is melted in contact with hot gases from combustion by introducing a carbonaceous reducing agent into the shaft. passing upwards through the shaft and the molten metal oxide-containing substance at the bottom of the shaft is partially reduced in contact with the added reducing agent to a pre-reduced product containing a solid carbon 5, after which the pre-reduced product is finally reduced and melted in the bottom of the shaft.

Keksinnön puitteisiin kuuluu myös kokonaan tai osittain käyttää hyväksi sulfidipitoisia raaka-aineita kysees-10 sä olevan metallin valmistamiseksi. Keksinnön mukaisesti tarjotaan niinmuodoin myös menetelmä, joka pääasiallisesti käsittää ainakin osan metallioksidipitoisen aineen valmistamisen hienojakoista metallisulfidiainetta pasuttamalla kuilun vyöhykkeessä, joka sijaitsee osan yläpuolella pel-15 kistävää vyöhykettä, jossa metallioksidipitoinen aine osittain pelkistyy. Tällöin saadaan jälkeentulevaa metallin talteenottoa varten metallisulfidipitoisesta aineesta erityisen edullinen esikäsittelymenetelmä, sikäli että me-tallisulfidiaineen pasuttamiseksi metallioksidiaineeksi 20 tarvittava erityinen laitteisto jää pois ja että sulfidi-rikin pasutuksessa muodostunut lämpö käytetään hyväksi metallioksidiaineksen sulattamiseen.It is also within the scope of the invention to utilize, in whole or in part, sulphide-containing raw materials for the production of the metal in question. Accordingly, the invention also provides a method substantially comprising preparing at least a portion of a metal oxide-containing material from a finely divided metal sulfide material by roasting in a zone of the shaft above a portion of a reducing zone in which the metal oxide-containing material is partially reduced. In this case, a particularly advantageous pretreatment method for the subsequent recovery of metal from the metal sulphide-containing material is obtained, in that the special equipment required for roasting the metal sulphide material into the metal oxide material 20 is omitted and the heat generated during sulphide sulfur roasting is used to melt the metal oxide material.

Hiilipitoisen pelkistysaineen voi muodostaa koksi tai myös muut orgaaniset tuotteet, kuten kivihiili, lig-25 niitti, turve jne., jotka palavia kaasuja luovuttaen muuttuvat koksiksi kuilussa. Pelkistysaine tuodaan kuiluun edullisesti mahdollisen pasutusvyöhykkeen alapuolelta, ts. vyöhykkeen, jossa metallisulfidiaine pasutetaan. Edellä mainittu pelkistysaine voidaan tuota pelkistävän vyöhykkeen 30 yläosaan ja sitten saattaa -silämmitettäväksi ja mahdolliseen koksautumiseen kulkiessaan tämän vyöhykkeen läpi. Pelkistysaine voidaan kuitenkin tietyissä tapauksissa tuoda kuiluun alemmalta pelkistävässä vyöhykkeessä tai jopa kuilun alaosaan liitettyyn reaktoriin sintterin loppupelkis-35 tystä ja sulatusta varten.The carbonaceous reducing agent can be formed by coke or also other organic products, such as coal, lig-25 rivet, peat, etc., which donate flammable gases and turn into coke in the shaft. The reducing agent is preferably introduced into the shaft below a possible roasting zone, i.e. a zone in which the metal sulphide substance is roasted. The above-mentioned reducing agent can be introduced into the upper part of the reducing zone 30 and then subjected to -heating and possible coking as it passes through this zone. However, in certain cases, the reducing agent can be introduced into the shaft in the lower reducing zone or even in a reactor connected to the lower part of the shaft for the final reduction and smelting of the sinter.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaan tuodaan pelkistysaine kuiluun yhdessä kanninkaasun kanssa, joka voi 4 66434 olla enemmän tai vähemmän hapettava ja joka voi olla esi-kuumennettu. Virtaukset johtosuulakkeista suunnataan tällöin niin, että pelkistävään vyöhykkeeseen muodostuu pääasiallisesti akseliltaan pystysuora leijurivrta, jolloin 5 aikaansaadaan osittain voimakkaampi reaktio sulan oksidin ja kaasun välillä ja osittain pelkistysaine leviää toivotulla tavalla kuilun poikkileikkauspinnan yli. Leijupyörre aikaansaadaan sopivasti niin, että virtaukset johtosuulak-keesta suunnataan vinosti alaspäin ja samanaikaisesti tan-10 gentiaalisesti ajetellun horisontaalisen ympyrän suhteen, jonka läpimitta on pienempi kuin kuilun pienin läpimitta.According to a preferred embodiment, the reducing agent is introduced into the shaft together with a carrier gas, which may be more or less oxidizing and which may be preheated. The flows from the guide nozzles are then directed so that a substantially fluidized axis is formed in the reduction zone with a substantially vertical axis, whereby a partially stronger reaction between the molten oxide and the gas is achieved and the reducing agent partially spreads over the cross-sectional surface of the shaft. The fluidized vortex is suitably provided so that the flows from the guide nozzle are directed obliquely downwards and at the same time with respect to a tangentially driven horizontal circle having a diameter smaller than the smallest diameter of the shaft.

Erään edullisen suoritusmuodon mukaisesti viedään metallisulfidipitoista ainetta kuilun yläosaan, jonka pa-sutusvyöhykkeeseen myös johdetaan poltto- tai pasutuskaa-15 sua, joka voi olla esikuumennettua. Tämä kaasu voi sisältää 20-100 Tilavuus-% vapaata happea, mutta voi myös kokonaan tai osittain olla vesihöyryä siinä tapauksessa, että pasutuksessa toivotaan saatavan pasutuskaasu, josta otetaan talteen alkuainerikkiä, esim. Claus-menetelmän raukai-20 sesti.According to a preferred embodiment, a metal sulphide-containing substance is introduced into the upper part of the shaft, to the firing zone of which a combustion or roasting gas, which may be preheated, is also introduced. This gas may contain 20-100% by volume of free oxygen, but may also be wholly or partly water vapor in the event that roasting is desired to produce a roasting gas from which elemental sulfur is recovered, e.g., by the Claus method.

Metallisulfidipitoinen aine joutuu kulkiessaan pa-sutusvyöhykkeen läpi pasutusprosessin alaiseksi, jossa sulfidirikki pasuttuu pois ja metalli kokonaan tai osittain hapettuu.As the metal sulfide-containing material passes through the roasting zone, it is subjected to a roasting process in which the sulfide sulfur is roasted off and the metal is completely or partially oxidized.

25 Kuumat kaasut metallioksidipitoisen aineen sulatta- miseksi voidaan tuottaa polttamalla kiinteitä, nestemäisiä tai kaasumaisia polttoaineita ja/tai osittain polttamalla hiilipitoista pelkistysainetta. Tähän polttoaineen ja/tai pelkistysaineen esipolttoon voidaan käyttää hapettavaa kaa-30 sua, joka sisältää 20-100 tilavuus-% happea. Polttoaineen säästön kannalta voidaan tämä polttokaasu esilämmittää, edullisesti käyttäen hyväksi prosessista saatavaa halpaa poistokaasulämpöä.Hot gases for melting a metal oxide-containing substance can be produced by burning solid, liquid or gaseous fuels and / or partially burning a carbonaceous reducing agent. Oxidizing gas containing 20-100% by volume of oxygen can be used for this pre-combustion of the fuel and / or reducing agent. In terms of fuel savings, this flue gas can be preheated, preferably by utilizing the cheap exhaust gas heat from the process.

Pelkistysaine ja sula oksidi reagoivat keskenään 35 kuilun alaosassa oksidin osittain pelkistyessä, jolloin muodostuu pääasiallisesti hiilimonoksidia. Useimpien metal-lioksidien, esim. raudan, kyseessä ollessa on tämä reaktio 5 66434 lämpöä vaativa. Sula metallioksidipitoinen aine muuttuu tämän vuoksi osittaisen pelkistyksensä johdosta puolisu-laan tilaan ja lopuksi sintratuksi, oleellisesti kiinteäksi tuotteeksi.The reducing agent and the molten oxide react with each other at the bottom of the shaft 35 as the oxide is partially reduced to form predominantly carbon monoxide. For most metal oxides, e.g., iron, this reaction requires 5,664,34 heat. The molten metal oxide-containing substance is therefore converted to a semi-solid state and finally to a sintered, substantially solid product due to its partial reduction.

5 Puolisulassa tilassa pelkistyksen aikana saa kaasun kehitys aikaan sen, että sintteri saa huokoisen, lähinnä rakkulamaisen luonteen.5 In the semi-molten state during reduction, the evolution of the gas causes the sinter to have a porous, mainly vesicular-like character.

Oksidin osittaispelkistyksestä kuilussa muodostunut pelkistävä kaasu sekä pelkistävä kaasu, joka on voinut muo-10 dostua loppupelkistys- ja sulatusreaktorissa, koksatessa hiilipitoista pelkistysainetta ja osittain pelkistysainet-ta hapettavalla kanninkaasulla polttamalla, voidaan kokonaan tai osittain polttaa kuilussa johtamalla hapettavia kaasuja tämän sopiviin osiin.The reducing gas formed from the partial reduction of the oxide in the shaft and the reducing gas which may have been formed in the final reduction and smelting reactor by coking the carbonaceous reducing agent and partially reducing the reducing agent with oxidizing carrier gas can be completely or partially combusted in the shaft.

15 Yleensä esipelkistetyltä tuotteelta toivotaan pitkäl le vietyä pelkistysastetta. Tähän päästään keksinnön mukaisesti jakamalla hapettava kaasu kuilun korkeuden suhteen niin, että voimakkaammin hapettavat olosuhteet aikaansaadaan kuilun yläpäässä ja enemmän pelkistävät olosuhteet 20 sen alaosassa, jolloin metallioksidipitoiseen aineeseen saadaan tietty määrä esipelkistystä sen kulkiessa kuilun läpi. Vastaava vaikutus voidaan myös keksinnön mukaisesti aikaansaada siten, että pelkistysainetta ja mahdollisesti polttoainetta yhdessä sopivasti valitun osan kanssa hapet-25 tavaa kaasua johdetaan kuilun alaosaan, niin että kuilun tähän osaan muodostuu pelkistävät olosuhteet.15 In general, a long degree of reduction is desired for a pre-reduced product. According to the invention, this is achieved by dividing the oxidizing gas with respect to the height of the shaft so that more oxidizing conditions are provided at the upper end of the shaft and more reducing conditions at its lower part, giving the metal oxide-containing substance a certain amount of pre-reduction as it passes through the shaft. According to the invention, a similar effect can also be obtained by introducing an oxidizing gas of the reducing agent and possibly the fuel together with a suitably selected part into the lower part of the shaft, so that reducing conditions are formed in this part of the shaft.

Tapauksissa, joissa metallisulfidipitoinen aine viedään ja pasutetaan kuiluun edellä esitetyn mukaisesti, on usein pasutuksen yhteydessä kehittyvä energia riittävä pa-30 sutukseen syötettävän tavaran sulattamiseen. Riippumatta siitä, tapahtuuko sulamista tai ei, voidaan pelkistävää kaasua alla olevasta pelkistävästä vyöhykkeestä polttaa pasutusvyöhykkeessä hapettavaa kaasua tähän vyöhykkeeseen johtamalla, jolloin syntynyt energia voidaan käyttää pasu-35 tustuotteen loppusulatukseen ja/tai ylikuumentamiseen. Keksinnön puitteisiin kuuluu myös polttaa kokonaan tai osittain pelkistynyt kaasu kuilussa pasutusvyöhykkeessä. Viimeksi 6 66434 mainittu menettelytapa on erityisen edullinen, kun halutaan runsaasti rikkiä sisältävää pasutuskaasua, jolloin ainakin pääosa poltetusta kaasusta edullisesti voidaan ottaa talteen kuilusta pasutusvyöhykkeen alta.In cases where the metal sulphide-containing material is introduced and roasted in the shaft as described above, the energy generated during roasting is often sufficient to melt the goods fed to the roasting. Irrespective of whether or not melting occurs, the reducing gas from the reducing zone below can be combusted in the roasting zone by passing oxidizing gas to this zone, whereby the energy generated can be used to final melt and / or overheat the roasting product. It is also within the scope of the invention to burn all or part of the reduced gas in the shaft in the roasting zone. The latter procedure is particularly advantageous when a sulfur-rich roasting gas is desired, in which case at least the majority of the combusted gas can advantageously be recovered from the shaft below the roasting zone.

5 Pasutuskaasut johdetaan prosessista pois, mahdolli sesti yhdessä poltetun kaasun kanssa, edullisesti kuilun yläpäästä. Kuilun yläpää muotoillaan edullisesti tällöin, niin että pasutustuote erottuu kaasumassasta pyörre-erotusta käyttäen. Tämä aikaansaadaan niin, että johtosuulak-10 keet metallisulfidille ja pasutuskaasulle asetetaan kehämäisestä kuilun yläosaan, jolloin ne ovat suunnatut vinosti alaspäin ja sivusuunnassa asetetut niin, että suihkut sivuavat ympyräkehää, jonka halkaisija on pienempi kuin kuilun pienin läpimitta. Ne ainaosaset, jotka eivät suo-15 raan linkoudu alas kuilun pelkistävään vyöhykkeeseen, kasautuvat tällöin kuilun seinämien yläosaan ja liikkuvat näitä pitkin pelkistävään vyöhykkeeseen. Pyörrevaikutus voimistuu, jos myös kaasumassa edellisen mukaisesti pelkistävästä vyöhykkeestä on saatettu pyörivään liikkeeseen ja 20 jos hapettava kaasu, joka edellisen mukaisesti kuiluun johdetaan, samoin saa voimistaa pyörivää liikettä, niin että se puhalletaan tangentiaalisesti kuiluun esim. samalla tavalla kuin edellä johtosuulakkeesta kuvattiin. Niinpä me-tallisulfidia ja/tai metallioksidia sisältävä aine ja/tai 25 hiilipitoinen pelkistysaine edullisesti puhalletaan kuiluun käyttäen hapettavaa kaasua kanninkaasuna.5 The roasting gases are discharged from the process, possibly together with the combusted gas, preferably from the upper end of the shaft. The upper end of the shaft is preferably shaped in such a way that the roasting product is separated from the gas mass using vortex separation. This is accomplished by placing the line nozzles for metal sulfide and roasting gas from the circumferential to the top of the shaft, with them directed obliquely downward and laterally so that the jets are lateral to a circular circumference smaller than the smallest diameter of the shaft. Those peripheral particles which do not directly centrifuge down into the reducing zone of the shaft then accumulate at the top of the walls of the shaft and move along them into the reducing zone. The vortex effect is enhanced if the gas mass from the reducing zone as above is also rotated and if the oxidizing gas introduced into the shaft as above is also allowed to intensify the rotational motion so that it is blown tangentially into the shaft, e.g. in the same manner as described above. Thus, the metal sulphide and / or metal oxide-containing substance and / or the carbonaceous reducing agent are preferably blown into the shaft using an oxidizing gas as a carrier gas.

Hiilipitoisen pelkistysaineen syöttö säädetään edullisesti niin, että hiiliainemäärä esipelkistetyssä tuotteessa on ainakin riittävä metallioksidipitoisen aineen 30 lopullista pelkistystä varten mainitussa tuotteessa.The feed of the carbonaceous reducing agent is preferably adjusted so that the amount of carbonaceous substance in the pre-reduced product is at least sufficient for the final reduction of the metal oxide-containing substance 30 in said product.

Mainittu tuote saa edelleen jalostusta varten erit·" täin edullisia ominaisuuksia, joista mainittakoon: - suureen huokoisuuteen liittyy erittäin hyvä pelkisty vyys, 35 - koksimäärä tuotteessa voidaan säätää suoraa sula tusta varten sähkö- tai puhallustyyppisissä liekkikuilu-uuneissa; aikaisemmin on koksia säästävässä mielessä 7 66434 tällaisia uuneja varten valmistettu polttoaineita brike-toimalla yksinkertaisilla kivihiilillä ja sideaineilla, jonka jälkeen briketit tavallisesti on koksattu, - sillä, että liekkisintrattu tuote saa huomattavan 5 pelkistysasteen, vähennetään energian tarvetta jälkeen tulevaa sulatusta varten, mikä on erityisen tärkeää taloudelliselta kannalta, jos tämä sulattaminen tapahtuu sähköä käyttäen.The product still obtains particularly advantageous properties for processing, such as: - high porosity with very good reduction, 35 - the amount of coke in the product can be adjusted for direct melting in electric or blast-type flame shaft furnaces; previously coke-saving 7 66434 fuels made for such furnaces by the operation of briquettes with simple coal and binders, after which the briquettes are usually coke, - the fact that the flame-sintered product achieves a significant reduction of 5 reduces the energy requirements for subsequent smelting, which is particularly important from an economic point of view using electricity.

Mainittakoon sitä paitsi, että keksinnön menetelmään 10 liittyvä erittäin tärkeä etu on siinä, että vaikeuksitta ja haitoitta voidaan käyttää pelkistysaineita, esim. halpa-arvoista hiiltä, jolla ei ole ominaisuuksia, joita asetetaan lähtöaineille metallurgista koksia varten. Tällaisen halpa-arvoisen hiilen tarjonta maailmassa on runsas 15 vastakohtana tilanteeseen hiilelle, jota tarvitaan metallurgisiin tarkoituksiin, ja jolla alalla tulee lähitulevaisuudessa esiintymään vakava puutetila.It should also be mentioned that a very important advantage of the process 10 of the invention is that reducing agents, e.g. inexpensive carbon, which do not have the properties of the starting materials for metallurgical coke, can be used without difficulty and disadvantage. The supply of such low-cost coal in the world is abundant 15 in contrast to the situation for coal, which is needed for metallurgical purposes, and in which sector there will be a serious shortage in the near future.

Aikaisemmin on ehdotettu erilaisia menetelmiä, jotka perustuvat metallien, erityisesti raudan, valmistamiseen 20 oksideista sulattamalla ja pelkistämällä kuilu-uunin liekissä välittömästi. Esimerkkeinä näistä mainittakoon US-patentit nro 774 930, 817 414, 1 847 527, 1 904 683 ja 2 630 309, kanadalainen patentti nro 864 451, ruotsalainen patentti 206 113 sekä saksalainen julkiseksitulojul-25 kaisu nro 2 351 374. Vaikeudet, joita on kohdattu, siinä määrin missä edellä esitettyjen ehdotusten mukaan on yrityksiä tehty, ovat olleet osittain siinä, että pelkistämistä ei voida viedä riittävän pitkälle, vaikkakin kaasun annetaan poistua kuilu-uunista polttamattomana ja vielä run-30 säästi pelkistysvoimaa sisältävänä, osittain sen tähden, että kuilu-uunin tiilivuoraus ei kestä, jonka itse asiassa autogeenisen prosessin lämpötasapainon huomioon ottaen ei tarvitse olla jäähdytetty. Prosessin lämmön hyväksikäyttö tulee myös korkeaksi epätäydellisen poistokaasujen kemial-35 lisen lämpösisällön hyväksikäyttämättömyyden vuoksi.Various methods have been proposed in the past based on the preparation of metals, especially iron, from oxides by melting and reducing them in the flame of a shaft furnace immediately. Examples include U.S. Patent Nos. 774,930, 817,414, 1,847,527, 1,904,683 and 2,630,309, Canadian Patent No. 864,451, Swedish Patent No. 206,113, and German Public Revenue Publication No. 2,351,374. to the extent that attempts have been made under the above proposals have been, in part, that the reduction cannot be taken far enough, even though the gas is allowed to leave the shaft furnace unburned and still save 30% of the reduction power, partly because the shaft the brick lining of the furnace does not withstand, which in fact does not need to be cooled given the thermal balance of the autogenous process. The heat utilization of the process also becomes high due to the incomplete utilization of the chemical heat content of the exhaust gases.

Esim. edellä mainitussa US-patentissä nro 1 847 527 ehdotetaan niin muodoin pelkistystä kuilu-uunissa, jossa on s 66434 hienojakoisia oksidimalmeja, myötävirtamenetelmällä, osittain pystysuoran sähkövalokaaren avulla lämpölähteenä, minkä jälkeen kokonaan tai osittain pelkistynyt aine kootaan, samoin valokaarella kuumennettavaan vaakasuoraan sulatus-5 osaan, jossa kuilu-uunista tuleva pelkistävä kaasu ilmaa johtaen poltetaan, jolloin sulatuskammiossa saavutetaan hapettava atmosfääri, mistä mm. on seurauksena vaara muodostuneen metallin takaisin hapettumiseen ja ei-toivottuun metallisisällön kuonautumiseen.For example, the aforementioned U.S. Patent No. 1,847,527 thus proposes reduction in a shaft furnace having s 66434 finely divided oxide ores by a co-current method using a partially vertical electric arc as a heat source, after which the fully or partially reduced material is assembled to the part where the reducing gas from the shaft furnace is condensed by conducting air, whereby an oxidizing atmosphere is reached in the melting chamber, of which e.g. there is a risk of re-oxidation of the formed metal and undesired slagging of the metal content.

10 Keksinnön mukaisesti voitetaan edellä kuvatunlaiset vaikeudet siten, että - kuilu-uunivaihe suoritetaan jäähdytetyin seinämin, jotka pidetään päällystettyinä ulkopinnalle pannulla jäähdytetyllä aineella, jolloin jäähdytys edullisesti ta- 15 pahtuu höyrystämällä vettä paineen alaisena, - kaasut poltetaan edullisesti kokonaan ennen kuin ne poistuvat kuilusta, - vaatimus pelkistää metallioksidi lähes täydellisesti jää pois.According to the invention, the difficulties described above are overcome by: - the shaft furnace step being carried out with cooled walls kept covered with a refrigerant placed on the outer surface, the cooling preferably taking place by evaporating water under pressure, - the gases are preferably completely burned before leaving the shaft, the requirement to reduce the metal oxide is almost completely eliminated.

20 Vaikkakaan esipelkistystä näin ollen ei viedä varsin pitkälle, rautaoksidien kysymyksessä ollessa ei pitemmälle kuin FeO-tilaan, tulee energian tarve loppupelkistystä sekä kuonan ja pelkistyneen metallin sulatusta varten tapauksessa, jossa suoraan kuilun alaosaan on liitetty 25 reaktori, erityisen pieneksi metallioksidiaineksen sulatuksen ja sulan oksidin pitkälle viedyn ylikuumennuksen ansiosta kuilun läpi kulkiessa. Kuilussa suoritetaan edelleen edullisesti pelkistysaineen koksaus ja muodostuneen koksin kuumentaminen sekä mahdollisesti lisättyjen sulatusainei-30 den kalsinointi ja kuumentaminen. Sen lisäksi auttaa kuilun liekistä tuleva säteily kuilun alaosassa olevan täytön pintaa vastaan kattamaan mainitun energian tarpeen.20 Thus, although the pre-reduction is not taken very far, in the case of iron oxides it does not go beyond the FeO state, the energy requirement for final reduction and slag and smelting of the metal in the case of 25 reactors connected directly to the bottom of the shaft becomes particularly low for oxide and smelting. due to exported overheating as it passes through the gap. The shaft is further preferably subjected to the coking of the reducing agent and the heating of the coke formed, as well as the calcination and heating of any added fluxes. In addition, the radiation from the shaft flame against the surface of the filling at the bottom of the shaft helps to cover said energy requirement.

On havaittu erityisen edulliseksi, että loppupelkistystä varten vaadittava energia viedään reaktoriin 35 elektroinduktiivista tietä. Tällöin voidaan ruotsalaisissa patenteissa nro 7306063-4 ja 7306064-2 esitettyjä menetelmiä edullisesti käyttää hyödyksi. Keksinnön mukainen 9 66434 menetelmä ei kuitenkaan rajoitu näissä patenteissa esitetylle taajuusalueelle vaihtovirralle induktiokäämissä.It has been found to be particularly advantageous that the energy required for final reduction is fed to the reactor 35 via an electroinductive path. In this case, the methods disclosed in Swedish Patents Nos. 7306063-4 and 7306064-2 can be advantageously used. However, the method 9 66434 according to the invention is not limited to the frequency range disclosed in these patents for alternating current in induction windings.

Toinen menetelmä reaktorissa vaadittavan lämmön tuomiseksi käsittää ylimäärähiilen polttamisen esipelkiste-5 tyssä tuotteessa. Tässä voidaan soveltaa järjestelyä, joka muistuttaa esim. tavanomaisen masuuniprosessin yhteydessä käytettävää. Tämän mukaisesti sijoitetaan joukko hormeja reaktorin kehän ympärille sopivalle korkeudelle sen pohjan yläpuolelle ja hormien läpi johdetaan sisään puhalluskaa-10 sua, joka on ilmaa, mahdollisesti hapella rikastettua, ja joka edullisesti on esikuumennettu. Mahdollisesti voidaan samanaikaisesti puhalluskaasun mukana tuoda kiinteitä, nestemäisiä tai kaasumaisia polttoaineita energiatarpeen kattamiseksi, mutta myös happipotentiaalin säätämiseksi halu-15 tulle tasolle, esim. sellaisia, että sinkkisisällön pelkistyminen ja poissavutus varmistetaan.Another method of introducing the heat required in the reactor involves burning excess carbon in the pre-reduced product. Here, an arrangement similar to that used in connection with a conventional blast furnace process can be applied. Accordingly, a plurality of flues are placed around the periphery of the reactor at a suitable height above its bottom and a blow-off or air, possibly oxygen-enriched, and which is preferably preheated, is introduced through the flues. It is possible that at the same time solid, liquid or gaseous fuels can be introduced with the blowing gas to cover the energy demand, but also to adjust the oxygen potential to the desired level, e.g. such as to ensure the reduction and exhaust of the zinc content.

Muista keksinnön piiriin soveltuvista menetelmistä tarvittavan energian tuomiseksi reaktoriin voidaan mainita ns. plasmapolttimen käyttö.Other methods suitable for the scope of the invention for introducing the necessary energy into the reactor include the so-called use of a plasma torch.

20 Keksinnön mukaisesti voidaan edelleen valmistettaes sa sulaa loppuun pelkistettyä tuotetta, jolloin kalkkipitoista kuonan muodostajaa pelkistyksen aikana lisätään ja muodostunut sula kuona valutetaan reaktorista pois, edullisesti käyttää hyväksi osa poislasketussa sulassa kuonassa 25 olevasta fysikaalisesta lämmöstä. Tällöin kuonan muodostaja valmistetaan osasta poisvalutettua sulaa kuonaa ja poltta-matonta, kalkkikiveä sisältävää kiinteää ainetta, joka ainakin osittain poltetaan saattamalla tämä yhteyteen mainitun kuonaosan kanssa. Tämä järkiperäisesti ulosvalutettu 30 kuonan lämpösisältö hyväksikäyttämällä voidaan halvasta raaka-aineesta saada tehokas kuonan muodostaja käyttäen hyväksi pääasiallisesti sellaista energiaa, joka muuten varsinaisesti olisi mennyt hukkaan. Täten säästetään huomattavia määriä pelkistys- tai polttoaineita, samoin kuin 35 sähköenergiaa sikäli, että kalkkikiven polttoa kuilussa tai reaktorissa ei tarvitse suorittaa, minkä lisäksi vielä kuonan muodostaja voidaan lisätä kuumassa tilassa.According to the invention, the reduced product can be further melted in the preparation, whereby the calcareous slag former is added during the reduction and the formed molten slag is drained out of the reactor, preferably utilizing part of the physical heat in the discharged molten slag 25. In this case, the slag former is produced from a part of the drained molten slag and an unburned, limestone-containing solid which is at least partially incinerated by contacting it with said slag part. By utilizing this rationally drained heat content of the slag 30, an efficient slag former can be obtained from the cheap raw material, utilizing mainly such energy that would otherwise have actually been wasted. This saves considerable amounts of reduction or fuel, as well as 35 electrical energy, in that the burning of limestone in the shaft or reactor does not have to be carried out, in addition to which the slag former can be added in the hot state.

10 6643410 66434

Metallisulfideista, joita edullisesti voidaan keksinnön mukaisesti käsitellä, voidaan mainita rikkikiisu, magneettikiisu, kuparikiisu, lyijyhohde, pentlandiitti, arsenikkikiisu, sinkkivälke tai kahden tai useamman näiden 5 sulfidipitoisten aineiden tietyt seokset. Toteutettaessa keksinnön mukaista menetelmää, voidaan tiettyjen metalli-sulfidien, esim. lyijyn tai kuparin sulfidien yhteydessä saada aikaan pasutustuote, jossa on runsaasti metalliai-netta. Suoraan valmistetun metallin pitoisuus on käytännön 10 toteutuksessa riippuva siitä rikkipitoisuudesta, joka voidaan sallia valmiiseen esipelkistettyyn tuotteeseen. Jos halutaan alhaista rikkipitoisuutta, täytyy suurempi osa me-tallisulfidista muuttaa metallioksidiksi pasutusvyöhykkees-sä.Among the metal sulphides which can be advantageously treated according to the invention, mention may be made of sulfur pyrite, magnetic pyrite, copper pyrite, lead flux, pentlandite, arsenic pyrite, zinc scintillation or certain mixtures of two or more of these sulphide-containing substances. In carrying out the process according to the invention, a roasting product rich in metal material can be obtained in connection with certain metal sulphides, e.g. lead or copper sulphides. The content of the directly produced metal in the practical implementation 10 depends on the sulfur content that can be allowed in the finished pre-reduced product. If a low sulfur content is desired, most of the metal sulfide must be converted to the metal oxide in the roasting zone.

15 Oheisessa piirroksessa esitetään kaavamaisesti kol me suoritusesimerkkiä kuilu-uuneista, joita edullisesti voidaan käyttää keksinnön mukaisen menetelmän yhteydessä.The accompanying drawing schematically shows three exemplary embodiments of shaft furnaces which can advantageously be used in connection with the method according to the invention.

Kuviossa 1 esitetty laitteisto, joka on tarkoitettu sulan raakaraudan tuottamiseksi hienojyväisestä rautaoksi-20 dista, joka on voitu saada pasuttamalla rikkikiisua leiju-patjassa, käsittää kuilun 1 rautaoksidin sulattamista ja esipelkistämistä varten. Kuilun 1 alempi osa johtaa suoraan reaktorivyöhykkeeseen 2, jossa esipelkistetty rautaoksidi loppupelkistetään ja sulatetaan sulan raakaraudan saamisek-25 si.The apparatus shown in Figure 1 for producing molten pig iron from fine-grained iron oxide, which may have been obtained by roasting sulfur pyrite in a fluidized bed, comprises a shaft 1 for melting and pre-reducing iron oxide. The lower part of the shaft 1 leads directly to the reactor zone 2, where the pre-reduced iron oxide is final reduced and melted to obtain molten pig iron.

Muodostuneet kaasut, joissa on tietty määrä karstaa ja höyrystyneitä tai kaasuuntuneita komponentteja kuiluun 1 johdetusta aineesta, poistuvat kuilun yläosasta poistokaa-suputkea 3 pitkin laitteisiin 4, 5, 6 mainittujen kaasujen 30 puhdistamiseksi ja niissä olevan lämpösisällön talteenotta-miseksi. Kuvion mukaan muodostavat viimeksi mainitut laitteet höyrykattila 4, pyörre-erotin 5 sekä esim. märkäkaasun puhdistusta varten muotoiltu kaasunpuhdistuslaite 6, josta puhdistetut ja pääosiltaan lämpösisällöltään varautetut 35 kaasut poistuvat johtoa 7 pitkin savupiippuun. Kuilun 1 ainakin yläosa samoin kuin poistokaasujohto on rakennettu metalliputkista, joiden läpi vesi kiehuen kiertää. Jätekaa- il 66434 sujohto 3 on edullisesti varustettu laittein sen putkimaisten seinämien puhdistamiseksi päälle tarttuneista aineista, kun taas kuilun putkiseinämiin pyritään saamaan suojaava päällejäädytetty rautaoksidiaines ja nämä putket voivat 5 edullisesti olla varustettu hitsatuilla tapeilla tai istukoilla, jotka helpottavat sulan aineen niille jäätymistä. Putkissa muodostunut höyry erotetaan yhdessä höyrykattilassa 4 muodostuneen höyryn kanssa höyrykattilan höyryti-lassa 8, josta se johtojen 9 ja 10 kautta johdetaan höyry-10 kattilaan 4 tulevaan, kuviossa ei-näkyvään ylikuumennus-osan kautta kondensoitumsiturpiiniin 11. Höyry, joka on läpäissyt turpiinin 11, lauhdutetaan jäähdyttimessä 12, jolloin muodostunut, johdon 13 kautta kulkeva lauhde voidaan puolestaa johtaa höyrykattilaan 4. Jos lämpöenergial-15 le on erottamismahdollisuus matalapainehöyryn tai kuumave-den muodossa, voidaan kondensoimisturpiili 11 edullisesti korvata vastapaineturpiinilla.The formed gases with a certain amount of scum and vaporized or gassed components from the material introduced into the shaft 1 exit from the top of the shaft along the exhaust gas pipe 3 to devices 4, 5, 6 for cleaning said gases 30 and recovering the heat content therein. According to the figure, the latter devices consist of a steam boiler 4, a vortex separator 5 and, for example, a gas cleaning device 6 designed for cleaning wet gas, from which the purified and substantially heat-charged gases 35 exit along the line 7 into the chimney. At least the upper part of the shaft 1 as well as the exhaust gas line is constructed of metal pipes through which water circulates boiling. The waste gas line 66434 is preferably provided with means for cleaning its tubular walls of adhering substances, while a protective over-frozen iron oxide material is sought in the shaft walls of the shaft, and these tubes may preferably be provided with welded pins or seats to facilitate freezing of the molten material. The steam generated in the pipes is separated together with the steam generated in the steam boiler 4 in the steam boiler steam space 8, from where it is led via lines 9 and 10 to a condensing turbine 11 through a superheating section 11 not shown in the figure. is condensed in a condenser 12, whereby the condensate formed passing through the line 13 can in turn be led to a steam boiler 4. If the thermal energy 15 is separable in the form of low-pressure steam or hot water, the condensing turbine 11 can preferably be replaced by a back-pressure turbine.

Kuilun 1 yläosaan on sijoitettu kehä polttimia 14, joiden läpi syötetään hienojakoista rautaoksidia, hieno-20 jakoista hiiltä tai muuta hiilipitoista pelkistysainetta, hienojakoista kalkkikiveä ja)tai muita kuonan muodostajia tai sulatusaineita, palautuskarstaa höyrykattilasta 4 ja pyörre-erottimesta 5 sekä happikaasua tai muuta palamista ylläpitää kaavua, kuten ilmaa tai hapella rikastettua il-25 maa. Esitetyssä esimerkissä johdetaan polttimiin 14 happikaasua, joka on muodostettu hapenvalmistuslaitteessa 15, jota syötetään jollakin turpiinin 11 käyttämän kompressorin 16 puristamalla ilmalla. Kompressorin 16 ilman sisäänotto- ja poistojohdot on merkitty viitenumeroilla 17 ja 30 vastaavasti 18.At the top of the shaft 1 are placed circumferential burners 14 through which finely divided iron oxide, finely divided coal or other carbonaceous reducing agent, finely divided limestone and other slag formers or smelters a robe such as air or oxygen-enriched il-25 earth. In the example shown, the burners 14 are supplied with oxygen gas formed in the oxygen generating device 15, which is fed by some air compressed by the compressor 16 driven by the turbine 11. The air intake and exhaust lines of the compressor 16 are denoted by reference numerals 17 and 30, respectively.

Rautaoksidi, hiili, kalkki ja palautettu karsta säilytetään säiliöissä 19-22, josta niitä sopivin annoksin poistetaan ja kuljetushihnan 23 avulla kuljetetaan sekoitus- ja tasoitussäiliöön 24. Säiliöstä 24 syötetään aine-35 seos johtojen 25, 26 kautta polttimiin 14. Happikaasua johdetaan polttimiin johtojen 27 ja 28 kautta, joista jälkimmäinen johtaa putkiin 26. Polttimet 14, joista ainoastaan 12 66434 kaksi on esitetty kuviossa 1, ovat suunnatut vinosti alaspäin ja tangentiaalisesti ajatellun ympyrän suhteen kuilun 1 pohjalla. Tämän ympyrän läpimitta on n. neljäosa kuilun halkaisijasta, ja polttimien sijoitus ja kaltevuus on sel-5 lainen, että näiden kautta syötetty aine kohtaa ympyrän kehän symmetrisesti näitä alueita pitkin. Ylimääräistä hap-pikaasua tuodaan kuilun 1 yläosaan loppupolttoa varten vaakasuoraan asetetuilla suulakkeilla 29, joita syötetään johdosta 27 haarautuvista putkista 30. Suulakkeet 29 on tie-10 tyssä määrin suunnattu siten, että ne ovat tangentiaaliset, edullisesti niin, että syötetyt happikaasuvirrat sivuavat ajateltua ympyrää, jonka halkaisija muodostaa n. kolmasosan kuilun läpimitasta. Kulkiessaan polttimien 14 läpi kuilussa 1 sulaa rautaoksidi ja esipelkistyy hiilen koksaantuessa ja 15 kalkkikiven palaessa. Myös palautuskarsta, joka on pääasiallisesti koostunut rautaoksidista sulatetaan ja esipel-kistetään tietyssä määrin. Sulanut ja jonkin verran esipel-kistynyt rautaoksidi yhdessä koksin ja palaneen kalkin kanssa kohtaavat kuilun pohjalla ja reaktiovyöhykkeessä olevan 20 aineen yläpinnan ja ainepatjan yläpinnassa reagoivat sula-rautaoksidit ja koksi esipelkistystä ja jäähdytystä lisäten. Patja-aines saa tällöin puolinestemäisen tai taikinamaisen olemuksen.Iron oxide, coal, lime and recovered scum are stored in tanks 19-22, from which they are removed in suitable portions and conveyed by a conveyor belt 23 to a mixing and leveling tank 24. A mixture of substance 35 and 28, the latter leading to the tubes 26. The burners 14, of which only 12 66434 two are shown in Fig. 1, are directed obliquely downwards and tangentially with respect to a circular thought at the bottom of the shaft 1. The diameter of this circle is about a quarter of the diameter of the shaft, and the position and inclination of the burners is such that the material fed through them meets the circumference of the circle symmetrically along these areas. Excess oxygen gas is introduced into the upper part of the shaft 1 for final combustion by horizontally arranged nozzles 29, which are fed by line 27 from branch pipes 30. The nozzles 29 are oriented to a certain extent so that they are tangential, preferably so that the supplied oxygen gas streams run the diameter is about one-third of the diameter of the shaft. As it passes through the burners 14 in the shaft 1, the iron oxide melts and preheats as the coal coking and 15 as the limestone burns. The recovery card, which consists mainly of iron oxide, is also melted and pre-reduced to a certain extent. The molten and somewhat pre-reduced iron oxide, together with the coke and burnt lime, meet the molten iron oxides and coke reacting at the bottom of the gap and at the top of the substance in the reaction zone and at the top of the mattress, increasing the pre-reduction and cooling. The mattress material then acquires a semi-liquid or dough-like appearance.

Reaktiovyöhykkeessä 2 pelkistyy ja sulaa rautaoksi-25 diaine loppuun lisäkoksia käyttäen, jolloin muodostuu raakarautaa ja se yhdessä sulan kuonan kanssa kerääntyy reak-torivyöhykkeen pohjaosaan. Viimeksi mainitusta johdetaan sulatettu raakarauta ja kuona jatkuvasti tai panoksittain sopivan laskulaitteen 31 kautta pois. Hiililisäys valitaan 30 niin, että se pysyy raakarauta- ja kuonakylvyn 38 kelluvan koksipatjan 39 päällä. Koksipatjan 39 läpimenon yhteydessä saadaan sulaan kuonaan alhainen rautapitoisuus, pii pelkistetään pois ja tapahtuu poispelkistyneen sulan raudan hiiltyminen .In the reaction zone 2, the iron oxy-25 diane is reduced and melted down using additional coke, whereby crude iron is formed and, together with the molten slag, accumulates in the bottom of the reactor zone. From the latter, the molten pig iron and slag are drained continuously or in batches via a suitable counter 31. The carbon addition is selected 30 to remain on the floating coke mattress 39 of the pig iron and slag bath 38. In connection with the passage of the coke mattress 39, a low iron content is obtained in the molten slag, the silicon is reduced and carbonization of the reduced molten iron takes place.

35 Rautaoksidin sulattamiseen ja loppupelkistykseen tarvittava energia tuodaan reaktiovyöhykkeeseen 2 kuumentamalla elektroinduktiivisesti siinä oleva aine. Tätä 13 66434 tarkoitusta varten on reaktorivyöhykkeen 2 ympärille järjestetty induktiokäämi 32, jota syötetään vaihtovirralla generaattorista 33 yleisesti 34:llä merkityllä muuttajalla.35 The energy required for the smelting and final reduction of iron oxide is introduced into the reaction zone 2 by electroinductively heating the substance therein. For this purpose, an induction coil 32 is arranged around the reactor zone 2, which is supplied with alternating current from the generator 33 by a converter generally marked 34.

Induktiivisessa lämmityksessä kasvaa energian kehitys 5 patja-aineen tilavuusyksikköä kohti reaktorivyöhykkeen keskustasta kehää kohti. Patjaan syötetty aine tulee sen tähden rautaoksidin jatkuvasti pelkistyessä liikkumaan vinosti alaspäin ja ulospäin lisääntyvän sulamisen aikana, kuten nuolilla kuviossa 1 on esitetty.In inductive heating, the energy development increases by 5 units of mattress material per unit volume of the center of the reactor zone per circumference. The substance fed to the mattress will therefore move obliquely downwards and outwards as the iron oxide is continuously reduced during increasing melting, as shown by the arrows in Figure 1.

10 Höyrykattilassa 4 ja pyörre-erottimessa 5 erottuu karsta, joka pääasiallisesti on rautaoksidia. Tämä karsta otetaan kuljetushihnalle 35, 36 ja kuljetetaan laitteilla, joita kuviossa ei ole esitetty siihen säiliöistä 19-22, jota käytetään palautuskarstan säilytykseen. Prosessissa 15 poissavustetut metallit, kuten lyijy ja sinkki hienojyväis-ten oksidiensa muodossa sekä arsenikkitrioksidi höyrymuo-dossa saatetaan kulkemaan höyrykattilan 4 ja pyörre-erotti-men 5 läpi sekä erottumaan kiinteässä muodossa kaasunpuh-distuslaitteessa 6. Laitteeseen 6 tuleva karsta johdetaan 20 johdon 37 kautta erilliseen käsittelyyn eikä niin muodoin palaudu johonkin säiliöistä 19-22.10 In the steam boiler 4 and the vortex separator 5, karst, which is mainly iron oxide, separates. This card is taken to the conveyor belt 35, 36 and conveyed by devices not shown in the figure to the containers 19-22 used to store the return card. In process 15, smoked metals such as lead and zinc in the form of their fine-grained oxides and arsenic trioxide in vapor form are passed through a steam boiler 4 and a vortex separator 5 and separated in solid form in a gas cleaning device 6. treatment and thus does not return to any of tanks 19-22.

Kuilussa 1, poistokaasuputkessa 3 ja höyrykattilassa 4 4 kehittynyt höyry käytetään hyväksi turpiinin 11 käyttämiseen, joka kompressorin 16 lisäksi käyttää myös generaat-25 toria 33.The steam generated in the shaft 1, the exhaust gas pipe 3 and the steam boiler 4 4 is utilized to drive a turbine 11 which, in addition to the compressor 16, also drives a generator 33.

Energian kehitys liekkisulatuskuilussa 1 voidaan säätämällä palavan aineen tuontia edullisesti asettaa sellaiseksi, että kehittyy höyrymäärä, joka on riittävä kattamaan kokonaisenergian tarpeen sulatusta ja pelkistystä var-30 ten sekä happilaitoksen 15 käytön.The energy development in the flame melting shaft 1 can be advantageously adjusted by adjusting the import of combustible material so that a sufficient amount of steam is generated to cover the total energy demand for smelting and reduction and the operation of the Oxygen Plant 15.

Edellä kuvatunlaisessa laitoksessa, jonka tuotantokyky on 30 tonnia sulaa raakarautaa tunnissa, vaatii koko prosessi n. 590 kg kivihiiltä tonnia kohti raakarautaa, jolloin kivihiilen lämpöarvo on 26,4 GJ/t (6,3 Gcal/t) ja 35 jolloin prosessissa normaaleissa vaikutusasteissa erilaisissa energian muuntovaiheissa, kuten höyrykattilassa, turpiinissa, generaattorissa, muuttajassa jne. tulee 14 66434 itsestään riittävä, mitä sulattamiseen, pelkistämiseen ja happikaasun valmistukseen kuluvaan energiaan tulee. Näin ollen prosessin primäärienergian tarve kivihiilen muodossa on ainoastaan 15,6 GJ (3,7 Goal) tonnia kohti raakarautaa.In a plant as described above, with a production capacity of 30 tonnes of molten pig iron per hour, the whole process requires about 590 kg of coal per tonne of pig iron, with a calorific value of 26.4 GJ / t (6.3 Gcal / t) and 35 in the process at normal efficiencies in different in the energy conversion stages, such as a steam boiler, a turbine, a generator, a converter, etc., 14 66434 is self-sufficient in terms of the energy consumed for smelting, reduction and oxygen gas production. Thus, the primary energy requirement of the process in the form of coal is only 15.6 GJ (3.7 Goal) per tonne of pig iron.

5 Vertailun vuoksi voidaan mainita, että primäärienergian tarve tavallista masuuniprosessia varten on 18,2 GJ/t (4,35 (Gcal/t) koksin valmistus mukaan lukien. Samanaikaisesti on keksinnön mukaisessa menetelmässä kivihiilien laatuun asetettavat vaatimukset varsin alhaiset verrattuna 10 laatuvaatimuksiin hiilissä, joita käytetään masuunikoksin valmistamiseen.5 By way of comparison, the primary energy requirement for a conventional blast furnace process is 18.2 GJ / t (4.35 (Gcal / t) including coke production.) At the same time, the quality requirements for coal in the process of the invention are quite low compared to 10 for used to make blast furnace coke.

Kuviossa 2 esitetyn kuilu-uunin 41, jossa on ylempi vyöhyke 55 ja vastaavasti alempi 56, edellytetään sisältyvän yleisen lajin laitteistoon, joka on näytetty ja kuvattu 15 kuviossa 1, mutta jota on modifioitu sulan raakaraudan tuottamiseksi hienojakoisesta rikkikiisurikasteesta. Kuilu-uunin 41 alempi osa johtaa suoraan reaktiovyöhykkeeseen 42, jossa esipelkistetty rautaoksidi loppupelkistyy ja sulaa muodostaakseen sulaa raakarautaa.The shaft furnace 41 shown in Figure 2, with an upper zone 55 and a lower zone 56, respectively, is required to be included in the general type of apparatus shown and illustrated in Figure 1, but modified to produce molten pig iron from fine sulfur pyrite concentrate. The lower part of the shaft furnace 41 leads directly to the reaction zone 42, where the pre-reduced iron oxide is finally reduced and melted to form molten pig iron.

20 Kuilu-uunin 41 yläpäähän on järjestetty kehä poltti- mia 43, joiden läpi johdetaan hienojakoista rikastetta, hienojakoista kalkkia ja/tai muita kuonan muodostajia tai sulatusaineita, palautuskarstaa sekä happikaasua tai muuta palamista tai pasutusta ylläpitää kaasua, kuten ilmaa tai 25 hapella rikastettua ilmaa. Kuvatussa esimerkissä johdetaan polttimiin 43 kiinteä aine johtimien 44 ja 45 kautta, sekä happikaasu johdon 46 kautta ja tästä haarautuvien johtojen 47 ja 48 kautta.At the upper end of the shaft furnace 41, circumferential burners 43 are arranged, through which finely divided concentrate, finely divided lime and / or other slag formers or smelters, reflux and oxygen gas or other combustion or roasting gas such as air or oxygen-enriched air are passed. In the example described, a solid is fed to the burners 43 via lines 44 and 45, and oxygen gas via line 46 and branches 47 and 48 branching therefrom.

Polttimet 43, joista ainoastaan kaksi näkyy kuviossa, 30 on suunnattu vinosti alaspäin ja tangentiaalisesti ajateltuun ympyrään nähden, jonka läpimitta on pienempi kuilu-uunin pienintä läpimittaa, niin että kuilu-uuniin aikaansaadaan leijukierreliike. Happikaasua johdetaan kuiluun 41 myös vaakasuorien suulakkeiden 49 kautta, joita syötetään 35 putkista 47 näistä haarautuvien johtimien 50 kautta, jotka ovat tietyssä määrin tangentiaalisesti suunnattuja suulakkeesta 43 tulevan leijuliikkeen aikaansaamisen voimistami- is 6 6434 seksi. Muita suuttimia happikaasun johtamiseksi vyöhykkeen 55 ja/t.ai vyöhykkeen 56 halutuille tasoille voi olla järjestettyinä, kuten 49a ja vastaavasti 49b esitetään, jolloin näitä suuttimia syötetään johtimista 47. Suuttimien 5 51 kautta, jotka on sijoitettu olennaisesti samalla tavalla kuin polttimet 43, tuodaan kuilu-uuniin kiinteä hiilipitoinen pelkistysaine, joka muodostaa koksia kuilu-uunissa vallitsevassa lämpötilassa, ja näitä suuttimia syötetään johdoista 52 ja 53. Kanninkaasuna pelkistysainetta varten käy-10 tetään esitetyssä tapauksessa happikaasua, joka johdetaan suuttimien 51 kautta putkia 54 pitkin, jotka haarautuvat johdoista 47.The burners 43, only two of which are shown in the figure, 30 are directed obliquely downwards and tangentially to a circular circle having a diameter smaller than the smallest diameter of the shaft furnace, so that fluidized motion is provided in the shaft furnace. Oxygen gas is also introduced into the shaft 41 through horizontal nozzles 49 which are fed from 35 tubes 47 via branching lines 50 which are to some extent tangentially oriented to enhance the provision of fluidized motion from the nozzle 43 6 6434. Additional nozzles for conducting oxygen gas to the desired levels in zone 55 and / or zone 56 may be provided, as shown in 49a and 49b, respectively, with these nozzles being fed from conductors 47. Nozzles 5 51, located substantially in the same manner as burners 43, provide a gap a solid carbonaceous reducing agent which forms coke in the shaft furnace at the temperature prevailing in the shaft furnace, and these nozzles are fed from lines 52 and 53. As the carrier gas for the reducing agent, oxygen gas is used in the case shown through nozzles 51 via pipes 54 branching from lines 47.

Kulkiessaan alas polttimista 43 kuilun 41 vyöhykkeen 55 läpi, pasuttuu rikaste ja palautuskarsta sekä muodostu-15 nut pasutustuote sulavat. Kulkiessaan edelleen alaspäin uunin vyöhykkeen 56 läpi, esipelkistyy rautaoksidi ja palautustuote tietyssä määrin. Sulanut ja jonkin verran esi-pelkistynyt rautaoksidi yhdessä pelkistysaineesta ja poltetusta kalkista muodostuneen koksin kanssa törmäävät kuilu-20 uunissa 41 ja reaktiovyöhykkeessä 42 olevan ainepatjan yläpintaan ja patjan ylemmillä alueilla reagoi sula rautaoksidi koksin kanssa edelleen esipelkistyen ja samanaikaisesti jäähtyen. Patja-aine tulee tällöin puolinestemäiseksi tai taikinamaiseksi koostumukseltaan.As it passes down from the burners 43 through the zone 55 of the shaft 41, the concentrate and return scale and the formed roasting product melt. As it continues down through the furnace zone 56, iron oxide and the recovered product are preheated to some extent. The molten and somewhat pre-reduced iron oxide together with the coke formed from the reducing agent and the burnt lime collide with the shaft 20 in the upper surface of the mattress in furnace 41 and reaction zone 42 and in the upper regions of the mattress, reacting with molten iron oxide with further pre-reduction and cooling. The mattress material then becomes semi-liquid or dough-like in composition.

25 Reaktiovyöhykkeessä 42 loppupelkistetään ja sulate taan rautaoksidiaines käyttäen vielä lisää koksia, jolloin muodostuu sulaa raakarautaa ja se yhdessä sulan kuonan kanssa kerääntyy reaktorivyöhykkeen pohjaosaan. Pelkistettäessä muodostuu hiilioksidipitoisia kaasuja, jotka kulke-30 vat kuilu-uunissa ylöspäin koksauksen yhteydessä syntyneiden kaasujen kanssa. Nämä kaasut hapettuvat osaksi reaktiossa sulatetun metallioksidipitoisen aineen kanssa vyöhykkeessä 56 ja ne palavat loppuun suuttimien 49 tai mahdollisesti suuttimien 49a kautta johdetun happikaasun vaikutuksesta.In the reaction zone 42, the iron oxide material is final reduced and melted using even more coke, whereby molten pig iron is formed and, together with the molten slag, accumulates in the bottom of the reactor zone. During the reduction, carbon-containing gases are formed, which travel upwards in the shaft furnace with the gases generated during coking. These gases are partially oxidized by reaction with the molten metal oxide-containing substance in zone 56 and burn out by the action of oxygen gas passed through nozzles 49 or possibly through nozzles 49a.

35 Reaktorivyöhykkeen pohjaosasta vlautetaan sulanutta raaka-rautaa ja kuonaa yhtäjaksoisesti tai panoksittain pois sopivan laskemislaitteen 57 kautta. Pelkistysainelisäys 16 66434 valitaan edullisesti niin, että ylläpidetään raakarauta- ja kuonakylvyn 58 päällä kelluva koksipatja 59. Kulkiessaan koksipatjan 59 läpi, saadaan sulaan kuonaan alhainen rauta-pitoisuus; pii pelkistyy pois ja samalla tapahtuu pelkis-5 tyneen sulan raudan jäähtyminen.Molten crude iron and slag are drained from the bottom of the reactor zone continuously or in batches via a suitable discharge device 57. The reducing agent addition 16 66434 is preferably selected to maintain a floating coke mattress 59 on the pig iron and slag bath 58. As it passes through the coke mattress 59, a low iron content is obtained in the molten slag; the silicon is reduced and at the same time the cooled molten iron cools down.

Esipelkistettyä rautaoksidia varten sulatukseen ja loppupelkistykseen vaadittava energia tuodaan reaktiovyö-hykkeeseen 42 kuumentamalla siinä oleva aine elektroinduk-tiivisesti. Tätä tarkoitusta varten on reaktiovyöhykkeen 42 10 ympärille järjestetty johtimia 60 pitkin vaihtovirralla syötettävä induktiokäämi 61. Osa poislasketun kuonan fysikaalisesta lämpösisällöstä voidaan, kuten osoitetaan, edullisesti ottaa talteen käyttämällä tätä kalkkikiven polttoon, jota sen jälkeen käytetään kuonan muodostajana prosessissa. 15 Tätä tarkoitusta varten viedään raakarauta ja kuona poisto-laitteesta 57 kuonan erotuslaitteeseen 62, josta sulatettu raakarauta ja sulatettu kuona erikseen poistuvat, kuten nuolilla 63 ja vastaavasti 64 osoitetaan. Osa kuonasta johdetaan säiliöön 65, jossa se saatetaan yhteen kalkkikivi-20 pitoisen aineen kanssa, joka tulee johdon 66 kautta. Tällöin kalkkikivi palaa ja kuona jähmettyy, jolloin muodostuu hiilidioksidi ja johdetaan ulosoton 67 kautta pois, samalla kun kuonan ja poltetun kalkin kuuma seos jauhetaan jauhi-messa 68 sopivaan raekokoon ja johdetaan kuilu-uuniin, edul-25 lisesti jatkuvasti kuumassa tilassa, joko kuonaa muodostavien aineiden säiliöiden kautta tai suoraan polttamille 43. Kuona, jota ei käytetä kalkin poltossa hyväksi, johdetaan pois 69:ssä.For pre-reduced iron oxide, the energy required for smelting and final reduction is introduced into the reaction zone 42 by electroinductively heating the material therein. For this purpose, an alternating current induction coil 61 is arranged around the reaction zone 42 10 along the conductors 60. Part of the physical heat content of the discharged slag can, as shown, preferably be recovered by using it for limestone combustion, which is then used as a slag generator in the process. For this purpose, the pig iron and slag are discharged from the removal device 57 to the slag separator 62, from which the molten pig iron and molten slag are separately discharged, as indicated by arrows 63 and 64, respectively. A portion of the slag is passed to a tank 65 where it is brought into contact with the limestone-20-containing material which enters via line 66. The limestone then burns and the slag solidifies to form carbon dioxide and is discharged through the outlet 67, while the hot mixture of slag and quicklime is ground in a grinder 68 to a suitable grain size and passed to a shaft furnace, preferably in a continuously hot state, with either slag-forming agents. through tanks or directly to incinerators 43. Slag not used for lime incineration is discharged at 69.

Kuvion 3 mukaista suoritusesimerkkiä kuvataan seu-30 raavassa ainoastaan siinä määrin kuin se poikkeaa esimerkin 2 mukaisesta suoritusmuotoesimerkistä ja tällöin yhtäläisyyksien tai olennaisten yhtäläisten yksityiskohtien viitenumerot ovat samat kuviossa 2 ja 3. Kuvion 3 mukaisen suoritusmuodon mukaisesti halutaan pautusvyöhykkeestä 55 35 suhteellisen rikkirikasta kaasua, lähemmin määriteltynä kaasua, josta rikkiä alkuainemuodossa voidaan ottaa talteen esim. Claus-prosesseilla. Tätä varten vaaditaan pasutus- 17 66434 kaasua, joka sisältää sekä H2S että SC>2, jotka Claus-pro-sessissa reagoivat keskenään muodostaen H20 ja S. Tätä tarkoitusta varten käytetään kanninkaasuna vesihöyryn ja happi-kaasun seosta polttimien 43 läpi tuotavaa ainetta varten 5 ja tällainen seos lisätään myös suuttimien 49 kautta. Jos suuttimet 49a järjestetään vyöhykkeen 55 ylempään osaan, voidaan näihin johtaa enemmän vesihöyryä sisältävää kaasua kuin suuttimiin 49. Kanninkaasuna putkien 52 ja 53 kautta tuotua pelkistysainetta varten käytetään pääasiallisen puh-10 dasta happikaasua, joka johdetaan putkien 70 kautta, joista voi erottua haaraputkia 71, jotka syöttävät suuttimia 72. Nämä voivat olla sijoitetut olennaisesti samalla tavalla kuin suuttimet 49b kuviossa 2 ja niiden tehtävänä on ainakin osittain polttaa palava kaasu kuilu-uunin 56 ylä-15 osassa. Poltettu kaasu poistetaan vyöhykkeestä 56 poisto- johtoa 73 pitkin pasutuskaasun laimentumisen ehkäisemiseksi. Poistetussa kaasussa jäljellä oleva lämpösisältö voidaan ottaa talteen höyrykattilassa samalla tavoin kuin esitettiin kuilu-uuneista poistuville kaasuille kuvion 1 esimer-20 kissä.The exemplary embodiment of Figure 3 is described below only to the extent that it differs from the exemplary embodiment of Example 2, in which case the reference numerals of similarities or substantially identical details are the same in Figures 2 and 3. According to the embodiment of Figure 3, a relatively close , from which sulfur in elemental form can be recovered, for example, by Claus processes. This requires a roasting gas containing both H2S and SC> 2, which react with each other in the Claus process to form H2O and S. such a mixture is also added through nozzles 49. If the nozzles 49a are arranged in the upper part of the zone 55, more water vapor-containing gas can be introduced than in the nozzles 49. As the carrier gas for the reducing agent introduced via the pipes 52 and 53, mainly pure oxygen gas is used through the pipes 70 from which the branch pipes 71 can separate. feed nozzles 72. These may be located in substantially the same manner as the nozzles 49b in Figure 2 and are intended to at least partially burn the combustible gas in the upper portion 15 of the shaft furnace 56. The combusted gas is removed from the zone 56 along the discharge line 73 to prevent roasting gas dilution. The remaining heat content in the removed gas can be recovered in the steam boiler in the same way as was shown for the gases leaving the shaft furnaces in the example of Figure 1.

Mainittakoon lopuksi, että keksinnön mukaisen menetelmän laitteiston yksinkertaisuuden ansiosta sekä siitä että koksauslaitoksen ja sintrauslaitoksen ja mahdollisesti jopa erillisen pasutuslaitoksen poisjäädessä tulevat in-25 vestointikustannukset tässä menetelmässä huomattavasti alemmaksi kuin tavanomaisessa masuuniprosessissa, jopa silloinkin, kun lasketaan pienempiäkin määriä tonnia kohti tuotantokapasiteettia.Finally, due to the simplicity of the apparatus of the process according to the invention, both the coking plant and the sintering plant and possibly even a separate roasting plant, the investment costs in this process are considerably lower than in a conventional blast furnace process, even with lower tonnages per ton.

Keksintöä valaistaan seuraavassa yksityiskohtaisem-30 min suoritusesimerkkien avulla.The invention will be illustrated in more detail below by means of exemplary embodiments.

Esimerkki 1Example 1

Kuviossa 1 kuvatunlaiseen laitokseen johdetaan yhtäjaksoisesti kuilu-uuniin 45 tonnia oksidi-rautamalmirikas-tetta, joka sisältää 65,5 paino-% rautaa ja jonka hapettu-35 misaste on 95 % (95 paino-% Fe:stä Fe^^sna) , 6,9 tonnia kalkkikiveä sekä 19 tonnia kivihiiltä, joka sisältää 6 paino-% kosteutta ja 20 paino-% tuhkaa. Kuilu-uuniin ie 66434 johdetaan niinikään yhtäjaksoisesti happipitoista kaasua, hapen johtamisen ollessa tunnissa 15 800 Nm^, laskettuna 100 %:isena Ojina. Kulkiessaan kuilu-uunin läpi, sulaa ja esipelkistyy malmirikaste ja joutuu sen jälkeen kuilu-uu-5 nin alaosassa kosketukseen sinne tuodun pelkistämisaineen kanssa lisäpelkistyrnistä varten samalla jäähtyen. Sulaneen ja pääasiallisesti FeOsksi esipelkistyneen aineen lämpötila on n. 1 500°C, kun se saavuttaa patjapinnan kuilun alemmassa osassa, jossa se jatketun pelkistyksen ansiosta jääh-10 tyy n. 1 000°C:seen.To a plant as shown in Figure 1, 45 tonnes of oxide-iron ore concentrate containing 65.5% by weight of iron and having an oxidized degree of oxidation of 35% (95% by weight of Fe) are fed continuously to the shaft furnace. .9 tonnes of limestone and 19 tonnes of coal containing 6% by weight of moisture and 20% by weight of ash. Oxygen-containing gas is also continuously fed to the shaft furnace, ie 66434, with an oxygen conduction per hour of 15,800 Nm 2, calculated as 100% Oj. As it passes through the shaft kiln, the ore concentrate melts and pre-reduces and then comes into contact with the reducing agent introduced therein at the bottom of the shaft kiln for additional reduction of the mill while cooling. The temperature of the molten material, which is preheated mainly to FeO4, is about 1,500 ° C when it reaches the mattress surface in the lower part of the shaft, where it cools to about 1,000 ° C due to continued reduction.

Muodostunut sintteri sulatettiin jälkikäteen induk-tiivisesti lämmitetyssä reaktorissa. Lopputuotteet ovat tässä tapauksessa sularaakarauta ja kuona. Tunnin aikana pystytään tuottamaan ja laskemaan 1 450°C:n lämpötilassa 15 30 tonnia raakarautaa, jonka hiilisisältö on 2,5 paino-% ja piisisältö alle 1 paino-% sekä 9,9 tonnia kuonaa. Kuilu-uunista tuleva poistokaasu, jonka lämpötila on n. 1 930°C, johdetaan höyrykattilaan, jossa tuotetaan suurpainehöyryä, jonka energiasisältö on 58 MWh. Höyryturpiini tuottaa sama-20 na aikana siihen johdetun suurpainehöyryn avulla energia-määrän 20,3 MWh, josta 6,2 MWh menee happilaitoksen käyttöön, 11,1 MWh kuluu reaktorin induktiiviseen kuumentamiseen ja loput 3,0 MWh kuluu apulaitteistojen käyttöön.The sinter formed was subsequently melted in an inductively heated reactor. The end products in this case are molten iron and slag. During the hour, 15 to 30 tonnes of pig iron with a carbon content of 2.5% by weight and a silicon content of less than 1% by weight and 9.9 tonnes of slag can be produced and reduced at 1,450 ° C. The exhaust gas from the shaft furnace, which has a temperature of about 1,930 ° C, is fed to a steam boiler, which produces high-pressure steam with an energy content of 58 MWh. During the same period, the steam turbine produces 20.3 MWh of energy with the help of high-pressure steam, of which 6.2 MWh goes to the use of the Oxygen Plant, 11.1 MWh is used for inductive heating of the reactor and the remaining 3.0 MWh is used for auxiliary equipment.

Esimerkki 2 25 Kuviossa 2 kuvatun tyyppiseen laitteistoon, joka on tarkoitettu lyijyn valmistamiseen lyijysulfidista ja jonka tuotanto on n. 15 tonnia lyijyä tunnissa, syötetään kuilu-uunin pasutusvyöhykkeeseen tunneittain jatkuvasti 20 440 kg lyijysulfidirikastetta, joka sisältää 75 paino-% lyijyä.Example 2 An apparatus of the type described in Figure 2 for producing lead from lead sulphide with a production of about 15 tonnes of lead per hour continuously feeds 20,440 kg of lead sulphide concentrate containing 75% by weight of lead per hour into the roasting zone of the shaft furnace.

30 Kuilu-uuniin pannaan samanaikaisesti 1 500 kg kalkkikiveä, 310 kg koksia sekä 170 kg raskasta polttoöljyä sekä palau-tuskarstaa pääasiallisesti lyijysulfaattien muodossa, n.At the same time, 1,500 kg of limestone, 310 kg of coke and 170 kg of heavy fuel oil, as well as Palau-tusk, mainly in the form of lead sulphates, are placed in the shaft furnace.

3 6 000 kgsn määrä. Hapen tarve on tällöin 3 000 Nm /h, laskettuna 100 %:isena C^ina.3 Amount of 6,000 kg. The oxygen demand is then 3,000 Nm / h, calculated as 100% Cl 2.

35 Liekkisulatettu ja osittain pelkistetty aine, jonka lyijysisällöstä 30 paino-% on hapettunut PbO:ksi, saavuttaa kuilu-uuniin liitetyn, induktiivisesti lämmitettävän 19 66434 loppupelkistys- ja sulatusreaktorin 1 200°C:n lämpötilassa. Reaktorissa lasketaan tunnissa 15 000 kg sulaa lyijyä 800°C:n lämpötilassa ja lisäksi 2 700 kg kuonaa 1 250°C:n lämpötilassa. Kuilu-uunista otetaan kaasua talteen 4 100 5 Nm^/h ja 1 200°C:n lämpötilassa ja tämä sisältää 52 tila-vuus-% SC>2 sekä 4 400 kg karstaa PbO:n muodossa, joka karsta sulfatoituu kaasussa olevan S02:n ja 02:n vaikutuksesta ja eroaa höyrykattilassa ja kaasun puhdistuslaitoksessa ja johdetaan sitten takaisin kuilu-uuniin lyijysulfaattia si-10 sältävänä palautuskarstana. Höyrykattilassa tuotetaan yhden tunnin aikana suurpainehöyryä, jonka energiasisältö on 2 100 kWh, joka höyry käyttää höyryturpiinia, joka tunnissa antaa 690 kWh:n sähköenergiamäärän, josta 130 kWh menee happikaasun valmistukseen ja 560 kWh menee reaktorin käyt-15 tämiseen.35 A flame-melted and partially reduced material with 30% by weight of lead content oxidized to PbO reaches an inductively heated 19 66434 final reduction and melting reactor connected to a shaft furnace at a temperature of 1,200 ° C. The reactor drops 15,000 kg of molten lead per hour at 800 ° C and an additional 2,700 kg of slag at 1,250 ° C. Gas is recovered from the shaft furnace at a temperature of 4,100 5 Nm ^ / h and 1,200 ° C and this contains 52% by volume of SC> 2 and 4,400 kg of karst in the form of PbO, which is sulphated in the SO2 in the gas: n and O 2 and differs in the steam boiler and the gas cleaning plant and is then returned to the shaft furnace as a recovery slurry containing lead sulphate si-10. The steam boiler produces high-pressure steam with an energy content of 2,100 kWh in one hour, which steam uses a steam turbine, which produces 690 kWh of electricity per hour, of which 130 kWh goes to oxygen gas production and 560 kWh goes to reactor operation.

Keksintö ei rajoitu oheistetussa piirroksessa esitettyihin suoritusmuotoihin, vaan keksintöä voidaan moni-naisesti muunnella eri tavoin seuraavassa esitettyjen patenttivaatimusten puitteissa.The invention is not limited to the embodiments shown in the accompanying drawing, but the invention can be modified in various ways within the scope of the following claims.

Claims

A process for the production of molten metal from a finely divided metal oxide and / or metal sulphide-containing material, such as ore concentrates or oxide intermediates, optionally by roasting and reduction and smelting, which process causes the metal oxide-containing substance to melt by contact with combustion wherein at the same time a carbonaceous reducing agent is fed to the shaft furnace, characterized in that said hot gases are passed upwards through the shaft and the molten metal oxide-containing substance at the bottom of the shaft is converted by partial reduction to a reduced product finalized and melted in a reactor connected to the bottom of the shaft.

A method according to claim 1, characterized in that at least a part of the metal oxide-containing substance is produced by roasting a finely divided metal sulphide-containing substance, optionally in the presence of water vapor in the shaft roasting zone above the part where the metal oxide-containing substance is partially reduced.

2 “66434

Process according to Claim 1 or 2, characterized in that the carbonaceous reducing agent is an organic product which, when donating flammable gases, is converted into coke in the shaft.

Method according to Claim 2 or 3, characterized in that the carbonaceous reducing agent is fed into the shaft below the roasting zone.

Method according to one of Claims 1 to 4, characterized in that the metal sulphide and / or metal oxide-containing substance and / or the carbonaceous reducing agent are fed into the shaft via nozzles oriented 2 664 34 so as to cause a vortex movement about a substantially vertical axis.

Method according to one of Claims 1 to 5, characterized in that the hot gases for melting the metal oxide-containing substance are produced by burning the fuel and / or partially burning the carbonaceous reducing agent with an oxidizing gas, the oxidizing gas supply being distributed over the shaft so that the oxidizing conditions is obtained at the top of the furnace and more reducing conditions at the bottom thereof, whereby the metal oxide-containing substance obtains a certain degree of pre-reduction as it passes through the shaft furnace.

Method according to one of Claims 1 to 6, characterized in that the reducing agents and, if appropriate, the fuel, together with a suitably adjusted amount of oxidizing gas, are fed to the lower part of the shaft so that reducing conditions are maintained in this part of the furnace.

Method according to Claim 7, characterized in that the oxidizing gas is fed into the shaft in the roasting zone.

Method according to any one of claims 6 to 8, characterized in that said combustion is carried out at least mainly below the roasting zone.

A method according to claim 9, characterized in that the majority of the combusted gas is taken from the shaft furnace below the roasting zone.

Method according to one of Claims 6 to 10, characterized in that the oxidizing gas is fed into the shaft via nozzles which are oriented so as to cause a vortex movement about a substantially vertical axis.

Process bogie according to one of Claims 6 to 11, characterized in that the nozzles for the oxidizing gas are directed obliquely downwards. 22 66434

Method according to one of Claims 6 to 12, characterized in that the metal sulphide and / or metal oxide-containing substance and / or the carbonaceous substance are blown into the shaft using an oxidizing gas as the carrier gas.

Process according to one of Claims 1 to 13, characterized in that the amount of carbon in the pre-reduced product is adjusted so that it is at least sufficient for the final reduction of the metal oxide-containing substance in this product.

Process according to one of Claims 1 to 14, characterized in that the energy for final reduction and smelting is introduced into the reactor by an electroinductive path.

Process according to one of Claims 1 to 15, characterized in that the energy for final reduction and smelting is introduced into the reactor by burning the excess carbon in the pre-reduced product.

Process according to one of Claims 1 to 16, characterized in that the energy for final reduction and smelting is obtained by feeding solid, liquid or gaseous fuel and oxygen-containing blowing gas to the reactor.

A method according to any one of claims 1 to 17, wherein the calcareous slag-forming agent 25 is fed during the reduction and the reduced metal and the formed molten slag are discharged from the reactor, characterized in that the slag-forming agent is produced from a part of discharged molten slag and unburned limestone-containing solid. which substance 30 is at least partially incinerated by combining it with said slag part. 23 66434