RO120412B1

RO120412B1 - Process and installation for reducing iron oxides

Info

Publication number: RO120412B1
Application number: ROA200300495A
Authority: RO
Inventors: Virgil Corneliu Stănăşilă
Original assignee: Virgil Corneliu Stănăşilă
Priority date: 2003-06-06
Filing date: 2003-06-06
Publication date: 2006-01-30

Abstract

the invention relates to a process and installation for reducing the iron oxides from powders such as the ores, roasted pyrrites and scale, with dimensions less than 3 mm, by using hydrogen, dry lower coal, coke, generator gas or any gaseous or liquid hydrocarbons as a heat source and reducing agent. According to the invetion, the process consists in heating the raw material from 20 to 370 C, with the heat recovered from the final product cooled from 650 to 70 ... 80 C and subsequently heated up to 500 ... 750 C with the heat generated by a secondary fuel resulting from the deoxidizing process. The installation claimed by the invention comprises some heat exchangers (3 and 4) having the same gaseous thermal medium, handled in the circuit from one exchanger to the other, by means of a fan (5) through some cold and warm ducts (6 and 7), as well as another exchanger (8) of the heat generated by a secondary gaseous fuel formed during the deoxidation.

Description

Invenția se referă la un procedeu și la o instalație de reducere a oxizilor de fier din pulberi, cum sunt, de exemplu, minereurile, cenușile piritice și țunderul, cu granulație sub 3 mm, folosind, ca sursă de căldură și agent reducător, hidrogenul, cocsul, cărbunele inferior uscat, metanul, gazul de gazogen sau orice hidrocarburi gazoase sau lichide, procedeul fiind aplicat în industria siderurgică, pentru obținerea pulberii de fier moale sau carburat.The invention relates to a process and an installation for reducing the iron oxides in powders, such as, for example, ores, pyrite ash and shear, with a grain size below 3 mm, using, as a heat source and reducing agent, hydrogen, coke, dry lower coal, methane, gas oil or any gaseous or liquid hydrocarbons, the process being applied in the steel industry to obtain soft iron or carbide powder.

Se cunoaște procedeul de producere a fontei topite din minereu mărunt și cărbune, în care cărbunele este introdus într-un gazificator - topitor, o dată cu oxigen tehnic și cu minereul preredus cu CO în fază solidă, în trei reactoare înseriate, oxigenul formând CO și asigurând căldura necesară finalizării reducerii și topirii minereului. Pentru a realiza fontă și zgură topită, CO produs este singurul element reducător al oxizilor de minereu și, împreună cu oxigenul provenit din minereu, se transformă parțial, circa 45%, în CO₂,55 % fiind furnizat drept gaz combustibil excedentar.It is known the process of producing molten cast iron from small ore and coal, in which the coal is introduced in a gasifier - smelter, once with technical oxygen and with the predicted mineral with CO in solid phase, in three series reactors, the oxygen forming CO and providing the heat needed to complete the ore reduction and melting. To produce cast iron and molten slag, the CO produced is the only element reducing the oxides of the ore and, together with the oxygen from the ore, it is partially converted, about 45%, into CO ₂ , 55% being supplied as surplus fuel gas.

De asemenea, este cunoscut un procedeu descris în brevetele WO 96/31627, WO 99/16911 și WO 01/18256, prin care se realizează o topire directă, în baie, a minereului de fier. Minereul și cărbunele sunt injectate în baie, iar gazul și oxigenul se introduc în spațiul de deasupra băii de topitură, injecția de aer oxigenat, minereul și cărbunele creând stropi de topitură, ce recad în baie, condiții de postcombustie a gazelor de reacție neoxidate și transfer al căldurii de la zona de postcombustie la baia de topitură. Principalul dezavantaj al acestui procedeu îl constituie necesitatea unei suprafețe mari de topitură, cu dificultăți de introducere a aerului oxigenat și a prafului de cărbune.Also known is a process described in the patents WO 96/31627, WO 99/16911 and WO 01/18256, by which a direct smelting of the iron ore is carried out in the bath. The ore and coal are injected into the bath, and the gas and oxygen are introduced into the space above the melting bath, the injection of oxygenated air, the ore and the coal creating melt splashes, which fall into the bath, post-combustion conditions of the non-oxidized reaction gases and transfer. of heat from the post-combustion zone to the melting bath. The main disadvantage of this process is the need for a large melting surface, with difficulties in the introduction of oxygenated air and coal dust.

în brevetul EP1096215 A2/2001 , se prezintă o instalație de reducere a oxizilor metalici, constând dintr-un cuptor rotativ, vertical, în a cărui vatră mobilă sunt introduse materia primă și cărbunele, sursa de căldură fiind asigurată de un arzător regenerativ. Interiorul cuptorului este încălzit până la 1400‘C, prin gaze rezultate din arderea de combustibil gazos, iar gazele-deșeu, produse de instalație, ajung la temperaturi de peste 1200°C.In EP1096215 A2 / 2001, there is presented a metal oxide reduction plant, consisting of a rotary, vertical furnace, in which the movable hearth is introduced the raw material and the coal, the heat source being provided by a regenerative burner. The inside of the oven is heated to 1400 ° C, by gases resulting from the burning of gaseous fuel, and the waste gases, installation products, reach temperatures of over 1200 ° C.

Principalele dezavantaje ale soluțiilor care propun cărbunele la producător și sursă de căldură constau în complicațiile utilizării cărbunilor în instalații, lucrând la temperaturi înalte, de peste 1000°C, cu folosirea de oxigen tehnic, ceea ce determină necesitatea de a produce un combustibil care nu poate fi consumat în instalație.The main disadvantages of the solutions proposed by the coal to the producer and heat source are the complications of using coal in plants, working at high temperatures, above 1000 ° C, with the use of technical oxygen, which determines the need to produce a fuel that cannot be consumed in the plant.

Sunt cunoscute, de asemenea, procedee de reducere a oxizilor cu combustibili gazoși, care constau în reducerea directă, la temperaturi cuprinse între 700 și 560°C, în strat fluidizat, a minereurilor cu peste 65% fier sub formă de pulbere, reducerea făcându-se cu gazul de conversie a metanului cu vapori de apă, din care se elimină CO și CO₂ și având 86% H₂; minereul este preîncălzit la 700°C, într-un cuptor rotativ din afara instalației, apoi preredus la un grad de metalizare de 75%, în două trepte de pat fluidizat, din care se poate furniza ca atare, pentru consum, sau este redus în continuare, până la 92% metalizare, în alte două trepte de fluidizare. Gazul reducător este puternic preîncălzit înainte de introducere în reactoare, supus unei curățiri și răcit într-un condensator în care se înlătură majoritatea apei formate din oxidarea hidrogenului în cursul reducerii, după care, în mare parte, este recirculat, consumurile specifice fiind de 3,3 Gcal/tFe și 330 kWh/tFe. Principalele dezavantaje le constituie consumul specific mare de căldură pentru reducere, de peste 1,7 ori mai mare decât cel teoretic necesar, precum și conversia metanului cu H₂O și catalizatori, acoperirea necesarului de căldură pentru satisfacerea endotermiei reacțiilor de dezoxidare fiind realizată pe căi indirecte și costisitoare.Also known are processes for the reduction of oxides with gaseous fuels, which consist in the direct reduction, at temperatures between 700 and 560 ° C, in a fluidized layer, of minerals with more than 65% iron in powder form, reducing them by is with methane conversion gas with water vapor, of which CO and CO ₂ are eliminated and having 86% H ₂ ; the ore is preheated to 700 ° C, in a rotary oven outside the plant, then prerecorded to a metallization degree of 75%, in two fluidized bed steps, from which it can be supplied as such, for consumption, or is reduced in further, up to 92% metallization, in two other fluidization stages. The reducing gas is strongly preheated before being introduced into the reactors, subjected to cleaning and cooled in a condenser in which most of the water formed by the oxidation of hydrogen is removed during the reduction, after which, for the most part, it is recirculated, the specific consumption being 3, 3 Gcal / tFe and 330 kWh / tFe. The main disadvantages are the specific high heat consumption for reduction, more than 1.7 times higher than the theoretical one required, as well as the conversion of methane with H ₂ O and catalysts, the coverage of the heat needed to satisfy the endotherm of the deoxidation reactions being achieved by means of indirect and costly.

Problema tehnică, pe care o rezolvă invenția, constă în obținerea de pulbere de fier, la temperaturi cuprinse între 750 și 600’C, cu un înalt grad de metalizare, de peste 95%, din pulbere de minereu, utilizând orice tip de combustibil ca sursă de căldură și agent reducător și, în cazul metanului, fără conversia acestuia.The technical problem, which the invention solves, consists in obtaining iron powder, at temperatures between 750 and 600'C, with a high degree of metallization, over 95%, of ore powder, using any type of fuel as heat source and reducing agent and, in the case of methane, without its conversion.

RO 120412 Β1RO 120412 Β1

Procedeul conform invenției înlătură dezavantajele menționate anterior, prin aceea 1 că, pentru asigurarea necesarului de căldură cerut de reacțiile endoterme de reducere, și acoperit circa 84%, prin oxidarea reducătorilor cu oxigen din minereu, căldura se introduce 3 în masa minereului în evoluție, în sistem recuperativ, la temperatură uniformă, pentru aceasta, minereul uscat, cu granulație sub 3 mm, fiind introdus la partea superioară a unui 5 spațiu cilindric, vertical, sau paralelipipedic, cu secțiune pătrată, sub presiune de circa 5 bari, după ce a fost încălzit de la 20 la circa 370’C, cu un schimbător de căldură recuperată, prin 7 țevi nervurate la exterior, în trei sau patru straturi de țevi, de la produsul final, răcit de la 650 la 70...80’C, cu 50°C peste temperatura ambiantă. Minereul este apoi încălzit la 500...750°C, 9 într-un alt schimbător, cu căldură generată de un combustibil gazos secundar, rezultat din derularea proceselor de dezoxidare, în lungul acestor țevi fiind introduse atât aerul combu- 11 rant, preîncălzit la 700...750°C, cât și combustibilul secundar, cu circa 650’C, după care minereul trece la 750’C, printre niște piese în formă de Ă, organizate într-un strat orizontal, 13 pe toată secțiunea de curgere, coboară printr-un alt schimbător de căldură, care participă la furnizarea căldurii de reacție de descompunere a metanului în C și 2H₂, de circa 15 953 kcal/ m³ _n, pentru a se răci până la circa 500’C, și trece, în continuare, printre alte piese “λ”, dintr-un alt strat orizontal, astfel încât, sub toate aceste piese, minereul în curgere va 17 forma niște goluri - spații neocupate cu minereu, străbătând un al treilea schimbător de căldură, care reîncălzește minereul la 750’C, 20’C prin golurile de sub al doilea nivel de 19 piese în formă de “Ă, pe la ambele capete, în jeturi concentrate, cu viteze de peste 50 m/s, la temperaturi corespunzătoare, pentru a întreține și turbulențe ridicate la 6 bari. Metanul nu 21 are, practic, alt drum decât să urce, străbătând uniform, în contracurent, minereul dintre cele două straturi de piese în formă de “λ”, fiind colectat, la partea superioară, cu 92% H₂ și 8% 23The process according to the invention removes the aforementioned disadvantages, in that 1, in order to provide the required heat required by the endothermic reduction reactions, and covered about 84%, by oxidizing the reducers with oxygen from the ore, the heat is introduced 3 into the evolving ore mass, in recuperative system, at uniform temperature, for this, the dry ore, with granulation below 3 mm, being introduced at the top of a 5 cylindrical space, vertical, or parallelepipedic, with square section, under pressure of about 5 bar, after it was heated from 20 to about 370'C, with a recovered heat exchanger, through 7 pipes ribbed on the outside, in three or four layers of pipes, from the final product, cooled from 650 to 70 ... 80'C, 50 ° C above ambient temperature. The ore is then heated to 500 ... 750 ° C, 9 in another exchanger, with heat generated by a secondary gas fuel, resulting from the deoxidation processes, along these pipes being introduced both the combustion air, preheated. at 700 ... 750 ° C, as well as the secondary fuel, with about 650'C, after which the ore goes to 750'C, among some Ø-shaped pieces, organized in a horizontal layer, 13 throughout the flow section. , descends through another heat exchanger, which participates in providing the decomposition reaction heat of methane in C and 2H ₂ , about 15 953 kcal / m ³ _n , to cool to about 500'C, and passes , further, among other pieces "λ", from another horizontal layer, so that, underneath all these pieces, the ore in flow will form some gaps - unoccupied spaces with ore, crossing a third heat exchanger, which reheats. ore at 750'C, 20'C p the gaps below the second level of 19 "shaped" pieces, on both ends, in concentrated jets, with speeds over 50 m / s, at appropriate temperatures, to maintain turbulence up to 6 bar. The methane 21 does not have, practically, another road than to climb, evenly crossing, in countercurrent, the ore between the two layers of "λ" pieces, being collected, at the top, with 92% H ₂ and 8% 23

CH₄, în timpul parcurgerii spațiului de minereu, carbonul fiind reținut, în mare parte, în pulbere, și distribuit uniform, prin masa de minereu, iar hidrogenul și metanul nedescompus, 25 cu puține particule de carbon, se colectează într-o conductă exterioară. Minereul aflat la 750’C, cu carbon înglobat uniform în masa sa, continuă coborârea gravitațională și intră în 27 spațiul de reducere printr-un al treilea strat de piese mai mari, între care se formează niște fante lungi, cu lățimea de circa 50 mm, coboară prin fantele menționate și formează coloane 29 verticale, de grosime 50...80 mm, cu pereții laterali în dinți de ferăstrău, în coloanele de minereu finit, traversate relativ orizontal, către gaze, fără ca minereul să iasă din coloane, 31 datorită unor pereți realizați din plăci înclinate, care opresc taluzurile de minereu și permit circulația de gaze, plăci rigidizate de niște platbande verticale, cu secțiune, de oxidarea corn- 33 pletă a agentului gazos reducător, cu oxigen din minereu, acoperind circa 84% din satisfacerea reacțiilor endoterme de dezoxidare, restul de circa 16%, fără de care dezoxidarea 35 încetează în scurt timp, fiind acoperit de platbandele menționate, care nervurează niște țevi focar orizontale, amplasate echidistant, în planul median vertical al fiecărei coloane, în care 37 se introduce aer preîncălzit la peste 750’0, precum și combustibilul gazos secundar, la peste 650°C, prin câte o țeavă așezată în interiorul țevilor- focar, prezăzută cu orificii echidistanțate 39 la circa 10 cm, arderea având loc, practic, izoterm, în lungul țevilor - focar, cu temperatura plafonată la 770°C la începerea reducerii și 630’C la final, evitând aglomerarea, prin lipiri, 41 a minereului și asigurând evoluția acestuia la temperaturi cuprinse între 750°C la intrarea în coloane și 600’C la ieșire. Minereul va avea un grad de metalizare de peste 95% și va fi eva- 43 cuat din zona de reducere din fiecare coloană, direct deasupra unui strat format din fier steril și până la 5% FeO, în care se imersează un răcitor de fier în trei sau patru straturi de țevi 45 nervurate cu plăci metalice, iar minereul redus se răcește la 70-80’C, cedează căldură agentului termic, care, în primul schimbător, montat la intrarea minereului proaspăt, încălzește 47 minereul la 370’C, extracția fierului cu steril făcându-se uniform, din toate coloanele, apoiCH ₄ , during the ore space exploration, the carbon being largely retained in the powder, and evenly distributed, through the ore mass, and the hydrogen and methane, with little carbon particles, 25 are collected in an outer pipe. . The ore at 750'C, with carbon evenly incorporated in its mass, continues the gravitational descent and enters the space of reduction through a third layer of larger pieces, between which long slits are formed, with a width of about 50 mm. , it descends through the abovementioned slots and forms 29 vertical columns, 50 ... 80 mm thick, with side walls in saw teeth, in the finished ore columns, traversed relatively horizontally, towards the gases, without the ore coming out of the columns, 31 thanks to walls made of inclined plates, which stop the slopes of the ore and allow the circulation of gases, plates reinforced by some vertical flatbands, with section, by the full oxidation of the reducing gas, with oxygen from the ore, covering about 84% of satisfying the endothermic deoxidation reactions, the remainder of about 16%, without which the deoxidation 35 ceases in a short time, being covered by the above mentioned bands it shows horizontal focal pipes, located equidistantly, in the vertical median plane of each column, in which 37 preheated air is introduced at over 750'0, as well as the secondary gas fuel, above 650 ° C, through a pipe located inside the pipes. - outbreak, shown with equidistant holes 39 to about 10 cm, the combustion taking place, practically, isothermal, along the pipes - outbreak, with the ceiling temperature at 770 ° C at the beginning of the reduction and 630'C at the end, avoiding the agglomeration, by gluing, 41 of the ore and ensuring its evolution at temperatures between 750 ° C at the entrance to the columns and 600'C at the exit. The ore will have a metallization degree of over 95% and will be evacuated from the reduction zone in each column, directly above a layer of sterile iron and up to 5% FeO, in which an iron cooler is immersed in three or four layers of pipes 45 ribbed with metal plates, and the reduced ore cools to 70-80'C, gives heat to the thermal agent, which, in the first exchanger, mounted at the entrance of the fresh ore, heats 47 the ore to 370'C, extraction with the sterile iron becoming uniform, from all columns, then

RO 120412 Β1 fierul, sterilul și puținii oxizi se scot din instalație și se supun unei separări magnetice și brichetării flerului, prin procedee în sine cunoscute, sterilul putând reprezenta 100...500 kg/1 Fe, în funcție de calitatea materiei prime și de cenușa combustibilului, iar amestecul de 92% H₂ și 8% CH₄, aflat la presiune de circa 5 bari, este introdus la partea inferioară a coloanelor de minereu, din două în două, străbate fiecare pereche de coloane și este evacuat ca gaz combustibil secundar, din celelalte spații dintre coloane, de asemenea, din două în două. Pentru uscare, combustibilul secundar, la circa 675“C, umed, cu circa 20% apă, în raport cu hidrogenul inițial, formată prin oxidarea hidrogenului în cursul traversării coloanelor, trece printr-un schimbător de căldură, în care se răcește la circa 90”C; după care amestecul gazos este răcit, cu căldură nerecuperabilă, într-un alt schimbător, de la 90 la 40°C, agentul răcitor fiind aer atmosferic sau apă, în care umiditatea amestecului se reduce sub 2%, la presiunea de 5 bari, iar apa în fază lichidă și dedurizată, circa 240 kg/t Fe, este filtrată și destinată consumului extern. Amestecul gazos este comprimat cu maximum 0,5 bari, (de la 5 la 5,5 bari), de un compresor care îl reintroduce în schimbătorul în care s-a răcit anterior, la 90’C și în care se reîncălzește la circa 650°C, temperatură cu care este reintrodus, relativ uscat în zona de reducere, împreună cu hidrogenul rezultat de la metan, pentru eliminarea întregii ape formate, combustibilul gazos secundar fiind recirculat, astfel încât debitul sistemului de uscare depășește de circa 4 ori pe cel introdus în instalație, gazele de ardere colectate la circa 850’C din toate țevile - focar ale sistemului, la o presiune apropiată de cea atmosferică, care preîncălzesc aerul comburant, introdus în țevile - focar la 700 750°C, fiind evacuate în atmosferă la maximum 150°C. Procedeul poate fi aplicat pentru reducerea oxizilor de fier numai cu hidrogen, cu următoarele particularități: hidrogenul se introduce direct în spațiul de reducere, fără a mai fi necesare descompunerea, ca în cazul metanului, a primelor două straturi de piese și nici schimbătorul de căldură, care participă la acoperirea necesarului de căldură de descompunere a CH₄. în cazul folosirii cocsului sau cărbunelui uscat, particularitățile sunt amestecarea prealabilă omogenă a combustibilului, mărunțit sub 3 mm, cu minereul, renunțarea la primele două straturi de piese, la schimbătorul dintre aceste straturi și la schimbătorul de reîncălzire la 750°C a minereului, de data aceasta amestecat cu combustibilul solid, și separarea CO₂ format în procesul de reducere, prin recircularea gazelor de ardere din reducere, CO₂ reducându-și participația volumică de la 20 la 2...4 %, prin procedee în sine cunoscute, similar cu separarea apei formate din hidrogen, în cazul folosirii hidrocarburilor gazoase, se aplică procedeul din cazul metanului, iar pentru hidrocarburi lichide, se aplică procedeul descris pentru metan, cu introducere uniformă, în lungul spațiilor libere de sub al doilea strat de piese, a combustibilului lichid, preîncălzit și, eventual, vaporizat parțial sau total, materia primă fiind formată din particule sub 3 mm, având diametrul mediu sub 0,6 mm, ceea ce exclude formarea de bolți la curgerea gravitațională, a pulberii uscate și neaglutinante, prin orificii cu diametrul echivalent de cel puțin 20 mm, depășind sensibil valoarea critică, de 10 diametre.EN 120412 Β1 the iron, the tailings and the few oxides are removed from the plant and subjected to magnetic separation and flaring by means of known processes, the tailings being 100 ... 500 kg / 1 Fe, depending on the quality of the raw material and the ash of the fuel, and the mixture of 92% H ₂ and 8% CH ₄ , under pressure of about 5 bar, is introduced at the bottom of the ore columns, from two to two, it crosses each pair of columns and is discharged as fuel gas secondary, from the other spaces between columns, also from two to two. For drying, the secondary fuel, at about 675 "C, moist, with about 20% water, in relation to the initial hydrogen, formed by the oxidation of hydrogen during the passage of the columns, passes through a heat exchanger, where it is cooled to about 90 "C; after which the gas mixture is cooled, with non-recoverable heat, in another exchanger, from 90 to 40 ° C, the cooling agent being atmospheric air or water, in which the humidity of the mixture is reduced below 2%, at 5 bar pressure, and the water in the liquid and softened phase, about 240 kg / t Fe, is filtered and destined for external consumption. The gaseous mixture is compressed with a maximum of 0,5 bar, (from 5 to 5,5 bar), by a compressor which re-introduces it in the exchanger where it was previously cooled, at 90 ° C and in which it is reheated to about 650 ° C. , temperature with which it is reintroduced, relatively dry in the reduction zone, together with the hydrogen resulting from methane, to eliminate all the formed water, the secondary gas fuel being recirculated, so that the flow rate of the drying system exceeds about 4 times that of the system. , the flue gases collected at about 850'C from all the pipes of the system, at a pressure close to the atmospheric pressure, which preheat the combustion air, introduced in the pipes - outbreak at 700 750 ° C, being evacuated in the atmosphere to a maximum of 150 ° C. The process can be applied for the reduction of iron oxides only with hydrogen, with the following particularities: hydrogen is introduced directly into the space of reduction, without the need to decompose, as in the case of methane, the first two layers of parts and neither the heat exchanger, which participates in covering the heat needed to decompose CH ₄ . In the case of using coke or dry coal, the peculiarities are the homogeneous pre-mixing of the fuel, crushed under 3 mm, with the ore, the abandonment of the first two layers of parts, the exchanger between these layers and the exchanger for reheating at 750 ° C of the ore, this time mixed with the solid fuel, and the separation of CO ₂ formed in the reduction process, by recirculating the flue gases from the reduction, CO ₂ reducing its volume participation from 20 to 2 ... 4%, through known processes, in a similar way with the separation of the water formed from hydrogen, in the case of the use of gaseous hydrocarbons, the process is applied in the case of methane, and for the liquid hydrocarbons, the process described for methane is applied, with uniform introduction, along the free spaces below the second part of the fuel. liquid, preheated and possibly partially or totally vaporized, the raw material being made up of particles below 3 mm , having an average diameter below 0.6 mm, which excludes the formation of vaults at the gravitational flow, of the dry and non-binding powder, through holes with an equivalent diameter of at least 20 mm, significantly exceeding the critical value, of 10 diameters.

Instalația pentru realizarea procedeului conform invenției are în componență o ecluză aflată în legătură cu un spațiu paralelipipedic, cu secțiunea pătrată, sau cilindric vertical, în care este amplasat, la partea superioară, un schimbător de căldură, care încălzește minereul în contracurent, cu căldură primită de la un alt schimbător, amplasat la partea inferioară, ce răcește făina finală de fier, de asemenea în contracurent, cele două schimbătoare având același agent termic gazos, vehiculat în circuit, de la unul la altul, de un ventilator, printr-o conductă rece și printr-o altă conductă caldă, încălzirea minereului continuând printr-un schimbător alcătuit din niște țevi - focar, cu diametrul interior de 20 mm, nervurate la exterior cu platbande din oțel cu secțiunea de 50 x 2 mm, în lungul acestor țevi fiind introduse atât aerul preîncălzit, cât și combustibilul secundar, acesta fiind introdus prin niște țevi cuThe installation for carrying out the process according to the invention comprises a lock in relation to a parallelepipedal space, with the square section, or vertical cylindrical, in which is located, at the top, a heat exchanger, which heats the ore countercurrently, with received heat. from another exchanger, located at the bottom, which cools the final iron flour, also in counter current, the two exchangers having the same gaseous thermal agent, circulated in the circuit, from one to another, by a fan, through a pipe cold and through another hot pipe, the heating of the ore continuing through an exchanger made of some pipes - focal point, with an internal diameter of 20 mm, ribbed on the outside with steel strips with a section of 50 x 2 mm, along these pipes. introduced both preheated air and secondary fuel, which is introduced through pipes with

RO 120412 Β1 diametrul interior de 10 mm, perforate cu orificii echidistante, montate în interiorul țevilor- 1 focar, între țevile-focar și țevile perforate fiind introduse niște granule de alumină, de 6 mm diametru, așezate pe două rânduri, peste țevile perforate, și despărțite de un perete discon- 3 tinuu, format din plăcuțe sudate de țevile perforate, cu distanțe libere de 5 mm, minereul încălzit la 750°C trecând printre niște piese în formă de “λ, dispuse într-un strat orizontal, 5 pe toată secțiunea de curgere, în cazul folosirii metanului, minereul trecând printr-un schimbător de căldură, în care cedează căldură pentru descompunerea metanului în C + 2H₂, de 7 asemenea dotat cu țevi -focar, apoi printr-un alt strat orizontal, de piese în formă “λ”, sub care formează niște goluri romboidale, pe la capetele cărora se injectează gaz metan prin 9 două conducte, iar hidrogenul și metanul nedescompus sunt captate de o conductă exterioară, de la care sunt dirijate printr-o altă conductă, spre o țeavă, care le distribuie uniform 11 la partea inferioară a zonei de reducere a minereului care coboară, printr-un schimbător dotat cu țevi - focar, și intră, încălzit, în spațiul de reducere, printr-un al treilea strat de piese în 13 formă de “Ă”, mai mari, prin niște fante, formând niște coloane verticale, constituite din niște platbande paralele, distanțate la 20 mm una de alta, în timp ce niște plăci opresc ieșirea 15 minereului din coloane și asigură niște spații libere, într-o parte prin care intră și, respectiv, iese agentul gazos de reducere, distribuit de conducta menționată anterior și introdus în spa- 17 țiul de reducere prin niște orificii, împreună cu combustibilul gazos secundar, rezultat din recircularea și uscarea combustibilului trecut prin coloane și captat prin niște orificii, printr-o 19 altă conductă, trecut apoi printr-un schimbător de căldură, în care se răcește la 90’C și trece printr-un răcitor în care este răcit la 40*C, condensând o mare parte din umiditatea gazului, 21 presiunea parțială a vaporilor de apă din gaz reducându-se de la 20 la 2%, combustibilul gazos secundar, uscat, destins de la 5 bari la o presiune redusă, în jurul a 1,2 bari, fiind 23 dirijat la toate țevile - focar ale instalației, de la coloane și de la schimbătoarele de căldură, prin țevile perforate, prin care se introduce aer preîncălzit la 750‘C, într-un schimbător în sine 25 cunoscut, al cărui agent termic îl constituie gazele de ardere de la toate țevile - focar aspirate printr-un racord de un exhaustor care le evacuează în atmosferă, la maximum 150’C, aerul 27 comburant, preluat din atmosferă, fiind trecut prin schimbătorul cunoscut, fiind refulat de un ventilator, printr-un alt racord, de la care se distribuie la toate țevile - focar ale instalației, în 29 timp ce fierul și sterilul vor fi evacuate din fiecare coloană și trecute apoi prin schimbătorul care le răcește la 70’C, temperatură cu care sunt extrase uniform, prin niște tremii și, apoi, 31 prin niște jgheaburi alăturate, basculate în jurul unor axe, fiind, apoi, evacuate printr-o ecluză, pentru a fi supuse unei separări magnetice, unei brichetări, cunoscute în sine, în cazul utili- 33 zării exclusiv a hidrogenului, renunțând la primele două straturi de piese “Ă” și la un schimbător, pentru că hidrogenul este introdus direct în spațiul de reducere, prin niște orificii, iar 35 în cazul utilizării cocsului sau cărbunelui, acesta se introduce o dată cu minereul, renunțând, de asemenea, la straturile de piese în formă de “λ” și la schimbătoarele cu țevi - focar. 37RO 120412 Β1 inner diameter of 10 mm, perforated with equal holes, mounted inside the pipes- 1 focal point, between the focal pipes and the perforated pipes being introduced aluminum granules, 6 mm diameter, placed on two rows, over the perforated pipes, and separated by a discon- tinuous wall, consisting of plates welded by perforated pipes, with free distances of 5 mm, the ore heated to 750 ° C passing through some "λ-shaped pieces, arranged in a horizontal layer, 5 on the entire flow section, in the case of methane use, the ore passing through a heat exchanger, in which it yields heat for the decomposition of methane into C + 2H ₂ , 7 also equipped with fire pipes, and then through another horizontal layer, "λ" shaped pieces, under which they form some rhomboid holes, at the ends of which methane gas is injected through 9 two pipes, and the hydrogen and the non-compound methane are captured by a pipe outside, from which they are directed through another pipe, to a pipe, which distributes them uniformly 11 at the bottom of the reduction area of the ore that descends, through an exchanger equipped with pipes - outbreak, and enters, heated, into the space of reduction, through a third layer of pieces in 13 "Ă" shape, larger, through slits, forming vertical columns, consisting of parallel strips, spaced 20 mm apart, while some plates stop the exit of the ore from the columns and provide some free space, in a part through which the reducing gas agent, distributed by the aforementioned pipe, enters and out respectively, and introduced into the reduction space through some holes, together with the secondary gas fuel, resulting from the recirculation and drying of the fuel passed through columns and captured through some holes, through another 19 pipeline, then passed through a heat exchanger, wherein it is cooled to 90'C and passes through a cooler in which it is cooled to 40 * C, condensing much of the moisture in the gas, 21 the partial pressure of the water vapor from the gas being reduced from 20 to 2%, the secondary, dry gas fuel, from 5 bar to a reduced pressure, around 1.2 bar, being 23 directed to all the pipes - focal point of the installation, from the columns and from the heat exchangers, through the perforated pipes, through which introduces preheated air at 750'C, in a known exchanger 25 itself, whose thermal agent is the combustion gases from all pipes - furnace inhaled by a connection of an exhaust fan that evacuates them to the atmosphere, to the maximum 150'C, the combustion air 27, taken from the atmosphere, being passed through the known exchanger, being replaced by a fan, through another connection, from which it is distributed to all the pipes - focal point of the installation, while the iron and the sterile 29 will be evacuated from either that column and then passed through the exchanger that cools them to 70'C, temperature with which they are evenly extracted, through some trembling and, then, 31 through some adjacent troughs, tipped around axes, being then evacuated by a sluice , to be subjected to a magnetic separation, a briquetting, known per se, in the case of the exclusive use of hydrogen, giving up the first two layers of "A" parts and a changer, because hydrogen is introduced directly into the space of hydrogen. reduction, through some holes, and 35 in the case of the use of coke or coal, it is introduced with the ore, also giving up the layers of pieces in the form of "λ" and the exchangers with pipes - outbreak. 37

Procedeul și instalația conform invenției prezintă următoarele avantaje:The process and installation according to the invention have the following advantages:

- asigură reducerea oxizilor metalici, la temperaturi sub 750°C, cu orice combustibil; 39- ensures the reduction of metal oxides, at temperatures below 750 ° C, with any fuel; 39

- permit obținerea unei pulberi de fier moale sau carburat, care poate fi brichetată, utilă atât pentru tehnica producerii de piese sinterizate, cât și pentru ieftinirea oțelului; 41- allow to obtain a powder of soft iron or carbide, which can be briquetted, useful both for the technique of producing sintered parts and for cheaping steel; 41

- în cazul utilizării hidrogenului, se obține fier moale, practic fără carburare;- in the case of hydrogen, soft iron is obtained, practically without carburetor;

- permit folosirea exclusivă a oxigenului, din oxizii reduși și nu din oxigen tehnic, care 43 ar crește producția de combustibil excedentar, inutil instalației;- allow the exclusive use of oxygen, from reduced oxides and not from technical oxygen, which would increase the production of surplus fuel, unnecessary to the plant;

- asigură valorificarea prăfoaselor sub 3 mm de minereuri de fier, țunder și cenușă 45 piritică, pentru obținerea directă de fier și oțel, fără peletizare și clasare prealabilă;- ensures the exploitation of pits below 3 mm of iron ore, tungsten and pyrite ash 45, for the direct obtaining of iron and steel, without prior pelletization and grading;

- determină îmbunătățirea condițiilor ecologice, prin minimizarea la o treime a emi- 47 siilor de CO₂ și regăsirea oxigenului din minereu în apă, în faza lichidă și, eventual, de abur;- determines the improvement of the ecological conditions, by minimizing to one third the CO ₂ emissions and the recovery of oxygen from the ore in the water, in the liquid phase and, possibly, steam;

RO 120412 Β1RO 120412 Β1

- permit folosirea directă a metanului la procesele de reducere, fără conversia sa prealabilă, care ar crește consumul specific de metan;- allow the direct use of methane in the reduction processes, without its prior conversion, which would increase the specific methane consumption;

-permit reducerea consumurilor specifice, precum și reducerea suprafețelor ocupate de instalație;- allows the reduction of the specific consumption, as well as the reduction of the surfaces occupied by the installation;

-datorită compactării instalației, mecanizarea, automatizarea, dotarea cu AMC și exploatarea sunt simplificate și ieftinite;- due to the compaction of the plant, the mechanization, automation, equipping with AMC and the exploitation are simplified and cheap;

- instalația poate fi amplasată convenabil, la locurile de extracție a minereului, transportând pulbere de fier, brichetată și nu minereu.- the plant can be conveniently located at the ore extraction sites, carrying iron powder, briquetted and not ore.

în continuare, se prezintă un exemplu de realizare a invenției, pentru o instalație de producere de 3t/h Fe din minereu, folosind metan, în legătură și cu fig. 1...6, ce reprezintă:The following is an example of an embodiment of the invention, for a plant producing 3t / h Fe from the ore, using methane, in conjunction with FIG. 1 ... 6, which represents:

- fig. 1, secțiune verticală mediană, prin corpul principal al instalației, în cazul metanului;FIG. 1, median vertical section, through the main body of the installation, in the case of methane;

- fig. 2, secțiune transversală, prin corpul principal al instalației de reducere;FIG. 2, cross section, through the main body of the reduction plant;

- fig. 3, schema generală a ansamblului instalației;FIG. 3, the general scheme of the installation assembly;

- fig. 4, secțiune printr-o țeavă - focar;FIG. 4, section through a pipe - outbreak;

- fig. 5, secțiune verticală, prin coloanele din spațiul de reducere;FIG. 5, vertical section, through the columns in the reduction space;

- fig. 6, secțiune verticală-mediană, prin instalație, în cazul hidrogenului și al cărbunelui.FIG. 6, vertical-median section, by installation, in the case of hydrogen and coal.

Procedeul de reducere a oxizilor de fier, conform invenției, constă, inițial, în introducerea minereului de fier uscat, cu granulație sub 3 mm, la 20’C, printr-o ecluză 1, într-un spațiu 2, paralelipipedic, cu secțiunea pătrată, cu latura de 2 m, nivelul minereului variind între un maximum și un minimum pentru acoperirea fluctuațiilor de alimentare - consum.The process of reducing the iron oxides according to the invention consists initially in the introduction of dry iron ore, with granulation below 3 mm, at 20'C, through a lock 1, in a space 2, parallel to the square section, with the square section. , with the side of 2 m, the level of the ore varying between a maximum and a minimum for covering the fluctuations of supply - consumption.

în timpul coborârii continue și uniforme, minereul este încălzit la circa 370’C, în contracurent, de un schimbător 3, cu căldură primită de la un alt schimbător 4, ce răcește pulberea finală de fier, de asemenea în contracurent, de la 650 la circa 70’C, cele două schimbătoare având același agent termic gazos, vehiculat în circuit, de la unul la altul, de un ventilator 5, printr-o conductă rece, 6, și alta caldă, 7.During the continuous and uniform descent, the ore is heated to about 370'C, countercurrent, by a changer 3, with heat received from another changer 4, which cools the final iron powder, also countercurrently, from 650 to about 70'C, the two exchangers having the same gaseous thermal agent, circulated in the circuit, from one to another, by a fan 5, through a cold pipe, 6, and a hot one, 7.

Se continuă încălzirea minereului printr-un schimbător 8, cu căldură generată de un combustibil gazos secundar, format în cursul dezoxidării, schimbătorul 8 fiind alcătuit din niște țevi - focar 9, cu diametrul interior de 20 mm, nervurate la exterior cu platbande din oțel, cu secțiunea de 50 x 2 mm. în lungul acestor țevi, se introduc atât aerul preîncălzit la circa 750’C, cât și combustibilul secundar, preîncălzit la 650°C, acesta fiind introdus prin niște țevi 10, cu diametrul interior de 10 mm, prevăzute cu orificii echidistante 11, montate în interiorul țevilor 9.The heating of the ore is continued by a exchanger 8, with heat generated by a secondary gas fuel, formed during the deoxidation, the exchanger 8 being made up of some pipes - focal 9, with an internal diameter of 20 mm, ribbed on the outside with steel strips, with a section of 50 x 2 mm. Along these pipes, both preheated air is introduced at about 750'C and the secondary fuel, preheated at 650 ° C, it is introduced by pipes 10, with an internal diameter of 10 mm, provided with equidistant holes 11, mounted in inside pipes 9.

între țevile 9 și 10 se introduc niște granule 12, de alumină, de 6 mm diametru, așezate pe două rânduri, peste țevile 10, și despărțite de un perete discontinuu 13, format din plăcuțe sudate, de țevile 10, cu distanțe libere, de 5 mm. Prin arderea combustibilului secundar în lungul țevilor 9, autoaprins cu aerul fierbinte, refulat la 750’C, gazele formate vor avea temperatura de maximum 900’C și vor încălzi minereul la 750’C, temperatură cu care acesta trece printre niște piese 14, în formă de “λ”, dispuse într-un strat orizontal, pe toată secțiunea de curgere, temperatura în țevile 9 nedepășind 775’C.Between pipes 9 and 10, 12 granules, of aluminum, 6 mm diameter, placed on two rows, placed over pipes 10, and separated by a discontinuous wall 13, formed by welded plates, by pipes 10, with free distances, by 5 mm. By burning the secondary fuel along the pipes 9, self-ignited with hot air, discharged at 750'C, the formed gases will have a maximum temperature of 900'C and will heat the ore at 750'C, the temperature with which it passes between pieces 14, in "λ" shaped, arranged in a horizontal layer, throughout the flow section, the temperature in pipes 9 not exceeding 775'C.

în cazul folosirii metanului, minereul trece printr-un schimbător de căldură 15, în care cedează căldură, pentru descompunerea metanului în C + 2 H₂, la care contribuie și căldura sensibilă a minereului răcit de la 750 la 500’C. Schimbătorul 15 este, de asemenea, dotat cu țevi - focar, ca și 8. Minereul trece printr-un alt strat orizontal, 16, de piese “λ”, sub piesele 14 și 16, acesta formând niște goluri romboidale, 17 și 18. Pe la ambele capete ale golurilor 18, se injectează gaz metan, prin două conducte 19, aflate pe două fețe laterale, opuse, aleWhen methane is used, the ore passes through a heat exchanger 15, in which it gives off heat, for the decomposition of methane into C + 2 H ₂ , to which also the sensitive heat of the cooled ore from 750 to 500'C contributes. The exchanger 15 is also equipped with pipes - focal point, as well as 8. The ore passes through another horizontal layer, 16, of "λ" pieces, under pieces 14 and 16, this forming some rhomboid holes, 17 and 18. On both ends of the holes 18, methane gas is injected through two pipes 19, located on two opposite sides of the

RO 120412 Β1 corpului instalației, carbonul rezultat din descompunere fiind reținut, în mare parte, de mine- 1 reu, iar hidrogenul și metanul nedescompus, circa 8%, se colectează în golurile 17, de unde sunt captate de o conductă exterioară 20, de la care sunt dirijate, printr-o conductă 21, spre 3 o țeavă 22, care le distribuie uniform, la partea inferioară a zonei de reducere a minereului.RO 120412 Β1 of the body of the plant, the carbon resulting from decomposition being retained, for the most part, by mines-1 re, and hydrogen and methane, not composed, about 8%, are collected in the gaps 17, from where they are captured by an external pipe 20, by to which are directed, through a pipe 21, to 3 a pipe 22, which distributes them evenly, at the lower part of the ore reduction area.

în continuare, minereul cu carbon înglobat coboară printr-un schimbător 23, dotat cu 5 țevi - focar 9, de tipul celor folosite la schimbătorul 8, care îl reîncălzește la 750°C, temperatură cu care intră în spațiul de reducere, printr-un al treilea strat de piese în formă de λ, mai 7 mari, 24, prin niște fante 25, formând niște coloane verticale 26. Aceste coloane sunt constituite din niște platbande 27, paralele, distanțate la 20 mm una de alta, ca și la schimbătoa- 9 rele de căldură, cu țevi și plăci, cu orificii 28, având diametrul de 25 mm, prin care trec țevile focar 9, platbandele 27 fiind sudate de țevile - focar 9 respective și constituind nervurarea 11 acestora. Căldura cedată de țevile - focar prin nervurile 27 este necesară pentru întreținerea reacției de reducere a minereului cu C, CO și H₂ și de formare a H_ZO și CO₂ cu oxigen extras 13 din minereu.Further, the embedded carbon ore descends through a changer 23, equipped with 5 pipes - outbreak 9, of the type used on changer 8, which reheats it to 750 ° C, the temperature with which it enters the reduction space, through a the third layer of λ-shaped pieces, 7 more large, 24, through slits 25, forming vertical columns 26. These columns consist of flat strips 27, parallel, spaced 20 mm from each other, as well as to the changer. - 9 heat pads, with pipes and plates, with holes 28, having a diameter of 25 mm, through which the focal pipes 9 pass, the plate 27 being welded by the respective pipes - focal 9 and constituting the ribbing 11 thereof. The heat lost from the pipe - through the furnace is necessary to keep the ribs 27 of the reduction of the ore C, CO and H ₂ and H _Z of the formation of oxygen O and CO ₂ extracted from the ore 13.

Pe platbandele 27 se montează, lateral, niște plăci orizontale 29, sudate în punctul 15 de contact, la partea lor inferioară, în lungul lor, fiecare fiind susținută de niște sârme 30, φ = 4 mm, din trei în trei platbande, cu capetele sudate de placa 29 respectivă și de cea 29 17 de deasupra. Plăcile 29 opresc ieșirea minereului din coloane și asigură niște spații libere 31, într-o parte și alta a coloanelor, prin care intră și, respectiv, iese agentul gazos de redu- 19 cere, gazul reducător distribuit de conducta 22 fiind introdus în spațiul de reducere prin niște orificii 32, împreună cu combustibilul gazos secundar, rezultat din recircularea și uscarea 21 combustibilului trecut prin coloanele 26. Combustibilul trecut prin coloanele 26 este captat, prin intermediul unor orificii 33, printr-o conductă 34 și este, apoi, trecut printr-un schimbător 23 de căldură 35, în care se răcește la 90*C, apoi continuă răcirea la 90*C și trece printr-un răcitor 36, în care este răcit la 40’C, după care este comprimat de un compresor 37 și rein- 25 tradus în schimbătorul 35, din care iese reîncălzit la circa 650’C. Compresorul 37 comprimă gazul de la 5 la 5,5 bari, acoperind toate pierderile de presiune ale circuitului gazului recir- 27 culat, prin răcirea la 40’C a combustibilului gazos recirculat, fiind condensată o mare parte din umiditatea gazului, presiunea parțială a vaporilor de apă din gaz reducându-se de la 20 29 la 2%, ca urmare a condensării apei aferente diferenței respective de umidități.On horizontal plate 27, horizontal plates 29, welded in contact point 15, are mounted on their lower side, along them, each supported by wire 30, φ = 4 mm, from three to three flatbands, with the ends welded by the respective plate 29 and the one 29 17 above. The plates 29 stop the exit of the ore from the columns and provide some free space 31, on both sides of the columns, through which the reducing gas agent 19 enters and exits, respectively, the reducing gas distributed by the pipe 22 being introduced into the space of reduction through holes 32, together with the secondary gas fuel, resulting from recirculation and drying 21 of the fuel passed through the columns 26. The fuel passed through the columns 26 is captured, through holes 33, through a pipe 34 and is then passed through -a heat exchanger 23, where it cools to 90 * C, then continues cooling to 90 * C and passes through a cooler 36, where it is cooled to 40'C, after which it is compressed by a compressor 37 and rein- 25 translated into changer 35, from which it reheats at about 650'C. Compressor 37 compresses the gas from 5 to 5.5 bar, covering all the pressure losses of the recirculated gas circuit, by cooling to 40'C the recirculated gas fuel, being condensed a large part of the gas humidity, the partial vapor pressure. of gas water reducing from 20 29 to 2%, as a result of the condensation of the water due to the respective humidity difference.

Apa dedurizată se destinde printr-un detentor 38 la 0,5 bari, se filtrează și este trimisă 31 la consum la 40*C. Combustibilul gazos secundar uscat se destinde de la 5 la o presiune redusă, în jurul a 1,2 bari, după necesități, și se dirijează la toate țevile - focar 9 ale instala- 33 ției, de la coloanele 26 și de la schimbătoarele de căldură 8, 15 și 23, prin țevile 10, ale țevilor - focar 9, se introduce aer preîncălzit la 750’C, într-un schimbător în sine cunoscut 39, 35 al cărui agent termic încălzitor îl constituie gazele de ardere de la toate țevile - focar 9, care sunt aspirate prin racordul 40, de un exhaustor 41, care le evacuează în atmosferă la maxi- 37 mum 150°C. Aerul comburant, preluat din atmosferă, este trecut prin schimbătorul 39, fiind refulat de un ventilator 42, printr-un racord 43, de la care se distribuie la toate țevile - focar 39 9 ale instalației.The softened water is spread through a holder 38 to 0.5 bar, it is filtered and it is sent 31 for consumption at 40 * C. The dry secondary gas fuel ranges from 5 at a reduced pressure, around 1.2 bar, as needed, and is directed to all pipes - focal 9 of the installation 33, from columns 26 and from the heat exchangers. 8, 15 and 23, through the pipes 10, of the pipes - outbreak 9, preheated air is introduced at 750'C, in a known changer itself 39, 35 whose heating agent is the flue gas from all pipes - outbreak 9, which are sucked through the connection 40, by an exhaust 41, which discharges them into the atmosphere at a maximum of 37 mum 150 ° C. The combustion air, taken from the atmosphere, is passed through the exchanger 39, being replaced by a fan 42, through a connection 43, from which it is distributed to all the pipes - focal 39 9 of the installation.

Pentru a evita solicitarea construcției compresorului 37 și a ansamblului de schimbă- 41 toare 35 și 36, oricare din acestea sau ambele se montează într-o cameră 44, în care se instaurează o presiune de circa 5 bari, prin injectarea de aer atmosferic. 43In order to avoid requiring the construction of the compressor 37 and the shift assembly 41 and 35, 36, either or both of them are mounted in a chamber 44, where a pressure of about 5 bar is established by injecting atmospheric air. 43

Fierul și sterilul cu maximum 5% oxid de fier, vor fi evacuate din fiecare coloană 26 și trec, apoi, prin schimbătorul 4, care le răcește la 70’C, temperatură cu care sunt extrase 45 uniform, prin niște tremii 45 și, apoi, prin niște jgheaburi alăturate 46, basculate în jurul unor axe 47, amestecul de fier și steril fiind evacuat printr-o ecluză 48, apoi supus unei separări 47Iron and sterile with a maximum of 5% iron oxide, will be evacuated from each column 26 and pass, then, through the exchanger 4, which cools them to 70'C, temperature with which they are extracted 45 evenly, through some shafts 45 and, then , through adjacent troughs 46, tipped around axles 47, the mixture of iron and sterile being evacuated through a lock 48, then subjected to separation 47

RO 120412 Β1 magnetice și unei brichetări, cunoscute în sine. Pornirea instalației se face cu ajutorul unui focar 49, ce refulează gazele de ardere prin preîncălzitorul de aer 39, care încălzește aerul comburant la o temperatură din ce în ce mai mare, instalația fiind plină cu minereu stagnant.EN 120412 Β1 magnetic and a briquetting, known per se. The installation starts with the help of a furnace 49, which discharges the combustion gases through the air preheater 39, which heats the combustion air at an increasing temperature, the installation being filled with stagnant ore.

Atunci când temperatura aerului recirculat prin schimbătorul 39 depășește 700”C, se deschide circulația gravitațională a minereului, prin punerea în funcțiune a extractoarelor46, și se introduce metanul. După maximum 8 h, punerea în funcțiune a instalației este finalizată, producând 3 t/h pulbere de fier moale, agentul reducător fiind, îndeosebi, hidrogenul și carbonul, rezultate din descompunerea metanului, procesele decurgând la temperaturi în jurul a 700°C, iar carburarea fierului fiind, practic, nulă.When the temperature of the air recirculated by the exchanger 39 exceeds 700 "C, the gravitational circulation of the ore is opened, by putting the extractors into operation46, and the methane is introduced. After a maximum of 8 hours, commissioning of the plant is completed, producing 3 t / h soft iron powder, the reducing agent being, in particular, hydrogen and carbon, resulting from the decomposition of methane, processes proceeding at temperatures around 700 ° C, and iron carbide is practically zero.

în cazul utilizării, exclusiv, a hidrogenului, se renunță la primele două straturi, 14 și 16, de piese în formă de “λ”, și la schimbătorul 15, hidrogenul fiind introdus direct în spațiul de reducere, prin orificiile 31, poluarea mediului fiind, practic, anulată, din instalație ieșind doar apă curată, fără CO₂, fără noxe, iar în cazul utilizării cocsului sau cărbunelui, acesta se introduce o dată cu minereul, renunțând la straturile 14 și 16 și la schimbătoarele 15 și 23. Carbonul se oxidează cu oxigenul din oxizii materiei prime, fiind finalizat în CO₂, și nu pornind de la CO și finalizat în CO + CO₂, ceea ce reduce consumul de căldură la circa 40% în raport cu instalațiile actuale, care produc mai întâi CO cu oxigen tehnic, în acest mod, poluarea cu CO₂ fiind redusă cu o treime.In the case of the exclusive use of hydrogen, the first two layers, 14 and 16, of “λ” pieces, and the exchanger 15 are dropped, the hydrogen being introduced directly into the space of reduction, through the holes 31, the pollution of the environment being , practically, canceled, from the plant leaving only clean water, without CO ₂ , without pollution, and in the case of the use of coke or coal, it is introduced with the ore, giving up layers 14 and 16 and the exchangers 15 and 23. The carbon is it oxidizes with oxygen from the oxides of the raw material, being finalized in CO ₂ , and not starting from CO and finalized in CO + CO ₂ , which reduces the heat consumption to about 40% compared to the current installations, which first produce CO with technical oxygen, in this way, the CO ₂ pollution being reduced by one third.

Claims

claims

1. Process for the reduction of iron oxides, at temperatures below 750'C, from powders such as iron ores, pyrite ash and shear, with granulation below 3 mm, using, as heat source and reducing agent, hydrogen, coke, dry lower coal, methane, gas gas or any gaseous or liquid hydrocarbons, characterized in that in order to obtain the iron powder with a metallicity degree of over 95%, the ore is first heated from 20 to about 370'C , in one exchanger, with heat recovered from the final product, cooled from 650 to 7O ... 8O ° C, after which the ore is heated to 500 ... 750'C, in another exchanger, with heat generated by a secondary fuel, as a result of the deoxidation processes, exchanger which is made up of some pipes - focal, ribbed on the outside, along which both the preheated combustion air is introduced, and the secondary gas fuel, through smaller pipes, mount. inside the mentioned pipes, in the case of the use of methane, the ore descending between some "A" shaped pieces, arranged in horizontal layers, below which methane is introduced, which decomposes into C + 2 H ₂ with heat from the ore, which it is cooled from 750 to 500 ° C, in which case the carbon is retained in the ore powder, and the hydrogen and the non-compound methane are collected and driven to the reduction space, then the carbon ore evenly incorporated in its mass is preheated to 750'C. and enters the reduction space, forming vertical columns, crossed by the reducing gas agent, hydrogen being the majority, the complete oxidation of the reducing agent covering about 84% of the heat required for the endothermic reduction reactions, the remaining about 16% being covered, by burning the fuel. secondary gas in some pipes - outbreak, the reduced ore being evacuated from the reduction zone in each column, above a layer t of sterile iron and up to 5% FeO, layer in which a cooler is immersed with 3-4 layers of ribbed pipes in metal plates, which yields the heat of the thermal agent, subsequently cooled to 7O ... 8O'C, in the mounted exchanger at the entrance of the ore, which is heated to 370'C, so that the extraction of the iron with sterile and few oxides is done uniformly and controlled from all the columns, the mixture being subjected to magnetic separation and then the briquetting of the iron, by known processes, in the case

RO 120412 Β1 reduction with coke or coal, giving up the layers of "λ" pieces and the exchanger 1 for reheating the ore at 750'0, in the case of liquid hydrocarbons being applied the process from methane or gaseous hydrocarbons, with uniform introduction, in the free spaces under 3 "λ" pieces, of the liquid fuel, preheated and possibly vaporized.

2. A process for reducing the iron oxides according to claim 1, characterized in that, in order to provide the required heat required by the endothermic reduction (deoxidation) reactions, covered about 84%, by oxidizing the reducers with oxygen extracted from the ore, 7 the rest of about 16%, without which the deoxidation ceases, is introduced in the recuperative system, at uniform temperatures, by means of vertical plates, immersed in the ore, which ribs 9 horizontal pipes - focal point, located evenly, in the vertical vertical plane of each column. of ore from the space of reduction, in the pipes - outbreak, preheated air is introduced at 11 maximum 750'C and secondary gas fuel, its combustion taking place, practically, isothermal, with the ceiling temperature at maximum 770'C, avoiding the agglomeration, by gluing, of the reduced ore 13, the focal pipes can be replaced, partially or totally, by the contribution of electricity, by induction or by conductors immerse yourself in the evolving ore mass. 15

3. A process for reducing the iron oxides according to claims 1 and 2, characterized in that, for the production of completely uncharged iron and high greening, up to 17 the cancellation of CO ₂ emissions and other pollutants is used as a source of heat and reducing agent, exclusive of hydrogen, the secondary gas fuel being made up of H ₂ and H ₂ O, and in general the whole oxygen is evacuated from the oxides of the raw material as clean water, without the elimination of CO ₂ or other pollutants. . 21

4. The process for reducing the iron oxides according to claims 1 ... 3, characterized in that, for drying the secondary wet gas fuel mixture, compressed 23 to 5 bar, the mixture with 20% water relative to the initial hydrogen formed by the oxidation of hydrogen, during the passage of the ore columns from the reduction space, passes through a heat exchanger, wherein the secondary fuel mixture is cooled from about 675 to 90'C, then cooled to 40'C, the agent cooling air atmospheric or water, the humidity of the mixture under pressure being reduced below 2%, and for the elimination of the formed water, the secondary fuel mixture is recirculated, so that the flow rate of the drying system exceeds 29 4-5 times that of the gas fuel, continuously inserted into the installation.

5. Plant for carrying out the process of reducing the iron oxides according to 31 claims 1 ... 4, characterized in that it comprises a lock (1) connected to a space (2) parallelepiped, with the square section, or vertical cylindrical, in which 33 is located, at the top, a heat exchanger (3), which heats the ore countercurrent, with heat received from another exchanger (4), located at the bottom, 35 which cools the final flour by iron, also in counter current, the two exchangers (3, 4) having the same gaseous thermal agent, circulated in the circuit, from one to another, by a fan 37 (5), through a cold pipe (6) and through another hot pipe (7), heating the ore by continuing with a changer (8) made of some pipes - outbreak (9), with an internal diameter of 39 20 mm, ribbed on the outside with steel strips, with a section of 50 x 2 mm, along the aces torque pipes (9) being introduced both the preheated air and the secondary fuel, this 41 being introduced by pipes (10) with an internal diameter of 10 mm, perforated with even holes (11), mounted inside the focal pipes (9) , between the focal pipes (9) and the perforated pipes (10) 43 are introduced aluminum pellets (12), 6 mm in diameter, placed on two rows, over the pipes (10) perforated and separated by a discontinuous wall (13) , formed of plates 45 welded, by pipes (10) perforated, with free distances of 5 mm, the ore heated to 750 ° C passing through some pieces (14) in the form of "λ", arranged in a horizontal layer, all over 47

RO 120412 Β1 the flow section, in the case of methane use, the ore passing through a heat exchanger (15), in which it gives off heat for the decomposition of methane into C + 2H ₂ , also equipped with fire pipes (9), then through - another horizontal layer (16), of pieces in the form "λ", under which they form some rhomboid holes (17 and 18), at the ends of which methane gas is injected through two pipes (19), and hydrogen and methane are not included captured by an outer pipe (20), from which they are directed through another pipe (21), to a pipe (22) that distributes them evenly at the lower part of the ore reduction zone which descends through a changer (23 ) equipped with pipes - outbreak (9) and enters heated, in the space of reduction, through a third layer of pieces in the form of "λ", larger (24), through slits (25), forming vertical columns (26 ), consisting of parallel, spaced (27) flatbands 20 mm from each other, while some plates (29) stop the output of the ore from the columns (26) and provide some free space (31), in a part through which the distributed reducing agent enters and out, respectively. of the pipe (22) mentioned above and introduced into the reduction space, through some holes (32), together with the secondary gas fuel, resulting from the recirculation and drying of the fuel passed through columns (26) and captured through some holes (33), through another pipe (34), then passed through a heat exchanger (35), where it cools to 90 "C and passes through a cooler (36) where it is cooled to 40'C, condensing much of the gas humidity, partial pressure of water vapor from gas reducing from 20 to 2%, secondary dry gas fuel, from 5 bar to reduced pressure, around 1.2 bar, being directed to all pipes - outbreak (9) of the installation, from the columns (26) and from the exchange heat wafers (8.15 and 23), through perforated pipes (10), through which preheated air is introduced at 750 ° C, in a known changer (39), whose thermal agent is the combustion gases on all pipes - outbreak (9), aspirated by a fitting (40) by an exhaust fan (41) that evacuates them into the atmosphere, at maximum 150'C, the combustion air, taken from the atmosphere, being passed through the known exchanger (39) , being discharged by a fan (42) through another connection (43), from which it is distributed to all the pipes - outbreak (9) of the installation, while the iron and tailings will be evacuated from each column (26) and then passed through the exchanger (4) which cools them to 70 ° C, temperature with which they are evenly extracted, through some hinges (45) and then through adjacent troughs (46), flipped about axes (47), being then , discharged through a lock (48), to be subjected to magnetic separation, briquetting, known per se, in the case of the exclusive use of hydrogen, giving up the first two layers (14 and 16) of "λ" parts and a switch (15), because hydrogen is introduced directly into the space of reduction, through some holes (31), and in the case of the use of coke or coal, it is introduced with the ore, also giving up the layers (14,16) of "λ" pieces and the exchangers (15 and 23) with pipes - focal point (9 ).