SE528252C2 - Järnsvamp samt metod och materialladdningsanordning för framställning av järnsvamp - Google Patents

Description

528 252 J âmozridpulvret 2 innefatta: jårnmalmspulver och pulver producerat genom krossning av glödkal. Reduktionsmedelspulvret 3 innefattar kokspulver och kolpulver. Kalkpulver eller liknande kan tillföras reduktionsmedelspulvret 3 om så. behövs.

De ovan beskrivna teknikerna beskrivs i "Tekkou binran", 3:e upplagan, vol. 5, sid. 457-459 (speciellt sid. 457, högra spalten, rad 10-13) och den japanska ogranskade patentansökningen med puhliceringsnumxet 2002-241882. len känd teknik för att framställa jârnsvamp såsom den visas i Fig. 1A och IB laddas jâmoxidpulvret 2 cylindriskt i reaktionsbehållaren I (hârefter kallat "cy- lindriskt j årnoxidsltilcfl). Reduktionsmedelspulvret 3 omger detta cylindriska jårnozridsldkt 2 och laddas över, under och inuti det cylindríska järnoxidslcilctet.

Når reaktionsbehållaren 1 uppvârms efter att materialet laddats reagerar i ett tidigt skede en koldioxidgas (C02) - bildad genom att tillåta syre som âr finns i hålighetema av det laddade skíktet av reduktionsmedel att reagera med kol i reduktionsmedlet och bildat av nedbrytningen av kalksten som tillförts reduk- tionsmedlet - med kol i reduktionsmedlet enligt reaküonsformeln (I) för att bilda kolmonoxid (CO), som âr en reduktionsgas, i laddningsskiktet av reduktionsme- delspulvret 3_ (reduktionsmedelsskikt).

C + C02 -» 2CO ekvation (1) Den erhållna CO-gasen når från reduktionsmedelsskiktet till ett laddningsskikt av jårnoxidpulvret 2 (jârnoxidsldkt). Därefter reduceras järnozriden som fram- ställningen av CDn-gas enligt följande reaktionsformel (2): FeOn + nCO __» Fe + nCOz ekvation (2) Den erhållna C02-gasen sprids i jårnoxidskilctet innefattande delvis reducerad jârnoxid och når reduktionsmedelsskiktet igen. Därefter reagerar C02-gasen 528 252 3 med kol i reduktionsmedelsskiktet för att ge en CO-gas enligt ekvation (1). Den erhållna C0~gasen sprids in i jâmoxidskiktet igen och reagerar med oreducerad jârnoztid enligt ekvationen (2) för att producera järn liksom framställning av COg-gas.

Som ett resultat, reduceras allt jârnoxidpulver 2 laddat i reaktionsbehållaren l till jârnpulver genom att reaktionema enligt ekvatíonerna (l) och (2) repeteras vid vissa intervaller. Samtidigt med denna reduktionsreaktion sintras reducera- de jainparfimaf far att *bilda cynnafisk jamsvamp (Saarraa kropp). ng. 2 visar ett utseende för jåmsvamp framställt enligt känd teknik (nedre delen år ute- lämnad).

Den mängd CO-gas som krävs för att reducera all jåmoxid år teoretiskt 1 i mol- förhållande enligt ekvationen (2) “antal mol kolatorner i CO-gasem/(antal mol syreatomer i jårrioxidenfi. Alltså en mängd reduktíonsmedel som krävs för att reducera all jârnoxid år 1,0 i molförhållande ((antal mol kolatomer i reduk- tionsmedlefl/ (antal mol syreatomer i jârnoxidenl). I det följande benämns (antal mol kolatomer i reduktionsmedleiq/ (antal mol syreatomer i jårnoxiden] som "(kolinnehållet) / (syreinnehållet) (molförhållandew .

Beskrivning av uppfinningen I ovan beskrivna process för reduktion, âr difliusion av CO- och Cüz-gaser fram- ställda i reaktionsbehàllaren l till jårnpulver 2 och reduktionsmedelspulver 3, en huvudfaktor i reduktionsreakfionen. I en process med laddningsstrukturen såsom den visas i Fig. l år det dock ett problem i det att det tar lång tid för re- duktionen, beroende på de långa diffusionstiderna för CO- och COz-gaserna.

Exempelvis vid ett tillverkningssteg för masstilverkning med en tunnelugn för uppvärmning, medför en lång reduktionstid en minskning av reaküonsefiektivi- tet (gasutnyttjande). Det tar alltså flera dagar från laddningen av material till dess att en produkt kan tas ut, vilket leder till låg produktivitet. Dessutom år i vârmeenergiàtgången som krävs för reduktionen avsevärt stor. 528 252 4 I en process med en laddningsstrukmr såsom visas i Fig. 1A och IB, krâvs i detta fall lång reduktionsüd, trots att det är nödvändigt att öka tjockleken (i ra- diell riktning) för skikten av jârnoxidpulvret 2 för att öka utbytet av den fram- ställda jâznsvampen. När tjockleken tör skikten av jâmoxidpulvret 2 minskas för att korta reduktionstiden, minskar mängden jârnsvamp som kan framställas i varje reaktionsbehållare. Detta leder alltså inte nödvändigtvis till en förbättring av utbytet per fidsenhet.

Därför år en kombination av tjockleken på skiktet av jårnoxidpulvret 2 och re- duktionstiden speciellt bestämd, så att det största utbytet kan uppnås. Det finns problem med en låg grad av flexibilitet med att anpassa utbytet såväl som begränsningen av utbytet.

I en process för att ladda såsom visas i Fig. 1A och lB tenderar en CO-gas, framställd genom den ovan beskrivna reaktionen, att strömma genom skiktet av reduktionsmedelspulver 3, vilket har en lägre densitet, och sedan ut ur reak- tionsbehållaren l. CO-gasen bidrar alltså inte effektivt till reduktionsreaktionen.

För att behålla formen för skiktet av jâmozzidpulver 2 i ett förbrânningssteg år det nödvändigt att överflödigt ladda reduktionsmedelspulver 3 i en del mellan reaktionsbehàllaren 1 och jårnoxidpulvret 2 och inuti det cylindriska jårnoidd- skiktet.

Under de ovan beskrivna omständigheterna i en känd process år det ett pro- blem att en stor mängd reduktionsmedelspulver 3 lcrâvs, dvs. åtminstone 2,0 i molförhâllande, vilket resulterar i en låg verkningsgrad lör reduktionsrnedlet.

Dessutom kan den nedre delen av ett cylindriskt jårnoiddskikt svälla under sin egen vikt. Det är ett problem i det att jårnoxid i svâlldelen år otillräckligt redu- cerad inom en förutbestämd redukfionsfid, och därmed lämnas oreducerade delar kvar. 528 252 5 Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att fördelaktigt lösa de ovan be- skrivna problemen med den kânda tekniken. Det år alltså ett syfte med förelig- gande uppfinning att tillhandahålla en metod för att framställa jårnsvamp, vari metoden har en hög produktivitet och utbytet enkelt kan anpassas.

Det âr ett ytterligare syfte med uppfinningen att tillhandahålla en anordning för att ladda material i en reaktionsbehållare, vari anordningen med ßrdel används när ovan beskrivna metod ßr framställning utförs.

Uppfinnarna har utfört intensiv forskning och funnit att ovan beskrivna pro- blem fördelaktigt kan lösas genom att tänka ut en laddningsform av järnoxid- pulver och reduktíonsmedelspulver i en reaktionsbehållare. Föreliggande upp- finning har därigenom fullbordats.

En metod för framställning av jârnsvamp innefattar ett laddningssteg innefat- tande laddning av jâmoxidpulver och reduktionsmedelspulver i en reaktionsbc- hållare; och ett reduktionssteg innefattande reduktion av jâinoxidpulvret i reak- tionsbehållaren för att producera en massa av jârnsvamp genom uppvärmning- en från utsidan av reaktionsbehállaren, vari jârnoxidpulvret och reduktionsme- delspulvret i laddningssteget laddas så, att varvade skikt av järnoxidpulvret och reduktionsmedelspulvret bildas och så att vart och ett av sldkten år i form av en spiral.

I den ovan beskrivna första aspekten av föreliggande uppfmning tillämpas lämp- liga förhållanden beskrivna nedan enskilt eller i vilken kombination som helst. (1) I laddningssteget laddas järnoxidpulvret och reduktionsmedelspulvret så, att skikten av reduktionsmedelspulvret år anordnade vid en inre sido- yta av reakfionsbehállaren (kallad “perifer del") och anordnade vid en cen- tral del längs med den vertikala mittaxeln och så att de varvade skikten i form av spiraler år anordnade vid en del (kallad "mellandel") annan än de- len av skikten belägna vid den inre sidoytan och vid den centrala delen.

Den perifera delen och den centrala delen längs den vertikala mittaxeln 528 252 6 motsvarar en perifer del resp. en central del i en horisontell tvårsnittsvy av behållaren. Den mellanliggande delen år företrädesvis i form av en cy- linder eller en kolonn. Når reaktionsbehâllaren har formen av en cylinder motsvarar den vertikala mittaxeln cylinderns mitt. (2) Jårnoxidpulvret innefattar åtminstone ett val ur gruppen bestående av järn- malm, glödskal och jârnozxidpulver återvunnet från en spill från betning. (3) Reduktionsmedelspulvret innefattar åtminstone ett val ur gruppen bestående av koks, ”char” och kol. (4) En källa av en koldioxidgas tillförs till reduktionsmedelspulvret. Källan av koldioxidgas innefattar företrädesvis kalksten (innefattande kalcinerad kalk- sten). I detta fall laddas reduktionsmedelspulvret till vilket pulvret för koldioxid- gaskâllan tillförs. (5) Uppvårmningstemperaturen âr mellan 1000°C och 1300°C i reduktionsste- get. (6) I laddningssteget är tiocklekarna för skikten av jâmoxidpulver och reduk- tionsmedelspulver varierbara när skikten bildas i fann av spiraler. Varierbar reglering innefattande följande: Olika tjocklek av åtminstone ett av skikten kan användas i varje reaktionsbehållare. En tjocklek på. åtminstone ett av dessa skikt kan varieras beroende på reaktionsbehållarens 1 låge. (7) I laddningssteget regleras mängden jårnoxidpulver och reduktionsmedels- pulver i reaktionsbehållaren så, att molförhållandet mellan kolinnehållet i re- duktionspulvret och syreinnehàllet i jârnoxidpulvret år åtminstone 1,1. Molför- hàllandet år företrädesvis 1,15 eller mer och mer föredraget 1,2 eller mer. (8) I laddningssteget enligt lämpliga förhållanden (1) och (7) regleras mängder-na av jârnoxidpulver och reduktionsmedelspulver i den mellanliggande delen så, att molförhållandet mellan kolinnehållet i reduktionsmedelspulvret och syrein- 528 252 7 nehàllet ijårnoxidpulvret år àtrninstone 0,5. Uttrycket "laddning med varvad strnktur" representerar en cylindrisk del bildad av spiralformigt anordnade skikt av jârnoxidpulver och reduktionsmedelspulver. Området motsvarar van- ligtvis en del annan ån "skikt bildade av redukfionsmedelspulvef' beskriven i (1)- En andra aspekt av föreliggande uppfinning år en metod för framställning av reducerat jårnpulver, varvid metoden innefattar stegen pulverisering av järn- svamp framställd av metoden enligt den första aspekten; reduktion av det er- hållna pulveriserade järnet; och àterpulverisering av det erhållna reducerade järnet.

Lämpliga förhållanden (1) till (8) iden första aspekten av uppfinningen kan till- lämpas ivilken kombination som helst.

En tredje aspekt av uppfinningen år sintrad järnsvamp med spiralform. Järn- svampen har företrädesvis en hög renhet, dvs. har ett metalliskt járninnehåll på åtminstone 97 massprocent. l den första aspekten av uppfinningen kan även en massa av jârnsvamp med hög renhet med en vikt av 100 kg eller mer framstäl- las genom att exempelvis speciellt tillämpa lämpliga förhållanden (7) och utsätta detta för reduktionsbehandling under tillräcklig tid.

En fjärde aspekt av uppfinningen år en materialladdrlingsanordning för ladd- ning av material som används för framställning av jårnsvamp i en behållare, där materialen år järnoxidpulver och reduktionsmedelspulver, varvid anordningen innefattar: en laddare i stånd att rotera och vertikalt förflyttas i behållaren när laddaren är placerad i behållaren; ett utlopp för jârnoxidpulvret och ett utlopp för reduk- tionsmedelspulvret, där dessa utlopp âr anordnade vid laddarens botten och i stånd att rotera tillsammans med laddaren.

För metoden för framställning av jårnsvarnp enligt den första aspekten av före- liggande uppfinning, används företrädesvis den fjärde aspekten av föreliggande 528 252 8 uppñnning för att ladda jårnoxidpulver och reduktionsmcdelspulver, så att var- vade skikt av jårnoxidpulver och rcduktionsmedelspulver anordnas och sa att vart och ett av skikten âr i form av en spiral.

I den tjårde aspekten av föreliggande uppfinning âr öppningsytorna för utloppet för jârnoxidpulvret och utloppet lör redulctionsmedelspulvret varierbara. En så- dan konstruktion anvânds företrädesvis för att erhålla lämpliga Förhållanden (6). l den ijårde aspekten av föreliggande uppfinning innefattar laddaren företrädes- vis en cylindrisk huvudlcopp med en diameter av upp till 85% av behàllarens innerdiameter; och en nedre ände bestående av en del av en cylinder, där hori- sontalsnittet för cylindem år en cirkel med en diameter av 90% till 95% av be- hållarens innerdiameter, vari horisontalsnittet av den nedre del har formen av en sektor innefattande cirkelns mitt och en del av cirkels omkrets, eller har en form omslutande sektom. En sådan konstruktion kan företrädesvis användas för att minska tjockleken och skiktet bestående av reduküonsrnedelspulvret an- ordnat i den perifera delen beskriven enligt förhållandet (1). Även när en avsätt- ning (projectíombildad av en adhesiv produceras i reaktionsbehállaren, kan ovan beskrivna laddare anordnas utan störning.

Kort beskrivning av ritningama Fig. 1A år en tvårsnittswry visande en känd process för att ladda jårnozcidpulver och reduktionsmedelspulver; IB år en horisontell tvârsnittsvy tagen längs linjen IB-IB' i Fig. 1A; Fig. 2 år en perspektivvy visande ett utseende på. jârnsvamp framställd genom en känd process; Fig. 3A år en tvårsnittsvy illustrerande ett exempel på en metod för laddning av jåmoxidpulver och reduktionsmedelspulver enligt föreliggande uppfinning; 528 252 9 Fig. SB år en horisontell tvârsnittsvy tagen längs linjen IIIB-IIIB' i F58- 353 Fig. 4A âr en schematisk vy visande ett exempel pà en konstruktion av en lad- dare (roterbar laddningscylinder) enligt föreliggande uppfinning; Fig. 4B år en tvärsníttsvy visande ett laddníngsstadium vid användning av en roterbar laddningscylinder; Fig. 5 âr en schematisk vy visande ett annat exempel pá en konsiruktion av en laddare (roterbar laddningscylinder) enligt föreliggande uppfinning; Fig. 6 är en tvârsnittsvy illustrerande ett annat exempel på en metod lör att lad- da jårnoxidpulver och redukfionsmedelspulver enligt föreliggande uppfinning; Fig. 7 år en perspektivvy visande ett utseende på jârnsvamp framställd genom» föreliggande uppfinning; Fig. 8 år en tvârsnittsvy visande ett experimentexempel med en metod för att ladda jàinoiddpulver och reduktionsmedelspulver vilka är i form av flera hori- sontella skikt; Fig. 9 år en graf visande sambandet mellan (kolinnehàlletj/(syreirinehållet) (i molförhållande) (horisontalaxeln) i hela reaktionsbehàllaren och den tid som krävs för reduktion (vertikala axeln) beroende på olika tjocklekar på jårnoxid- skikt i en metod med varvad laddning; Fig. 10 år en tvärsnittsvy illustrerande ett annat experimentexempel med en metod för att ladda jârnoxidpulver och reduktionsmedelspulver i form av flera horisontella skikt; Fig. 1 1 år en graf som visar förhållandet mellan (kolinnehållefi/ (syreinnehållet) (i molíörhàllande) (horisontalaxeln) i delen laddad i form av varvade skikt och 528 252 10 den tid som krävs för reduktion (vertikal axel) beroende av olika tjocklek på jârnoxidsldkt med en annan metod med varvad laddning; Fig. 12 år en graf som visar förhållandet mellan (kolirmehålleq/(syreinnehållet) (molförhållande) (horisontalaxelrt) i hela reakfionsbehållaren och den tid som krävs för reduktion (vertikalaxehi) beroende av olika tjocklekar på jârnoxidslcik- ten i den andra metoden för varvad laddning; Fig. 13 år en graf som visar förhållandet mellan ökningen av jåmoxid (viktpm- cent, horisontalaxeln) och renheten hos det metalliska järnet som uppnåtts ge- nom reduktion (massprocent, vertikal axel) beroende av laddning i en samlindad spiralform (snedstreckade stolpar) och laddning i cylindrisk form (OfYÜÖ-a SW' Park- Fig. 14A år en tvârsnittsvy visande ytterligare ett annat exempel av en konsmik- tion av en laddare (roterbar laddningscylindefl; och Fig. 14B år en snittvy visande ett tvärsnitt taget längs linjen XIVB-XIVB' i Fig. 14A (väggens tjocklek âr utelâmnad).

Referensnummer 1, 11 reaktionsbehållare (kapsel) 2, 12 jåmoxidpulver 3, 13 reduktionsmedelspulver 14 anordning för laddning av material 14a, l4d slciljevâgg l4b roterbar laddningscylinder l4c utskjutande del 1 5 utlopp för jårnozddpulver 16 utlopp för reduktionsmedelspulver (använd vid varvad laddning) 16a utlopp för tillförsel av reduktionsmedelspulver till den perifera delen 16b utlopp för tillförsel av reduktionsmedelspulver till den centrala mittde- len 528 252 1 1 17 behållardel för jåmoxidpulver 1 8 behållardel för reduktionsmedelspulver 19a, 19b pressplât a öppningshöjd.

Bästa sätt för att utlöra uppfinningen Metod och anordning för att ladda material Föreliggande uppfinrfing kännetecknas av en metod för att ladda material. Ma- terialen år jårnoiridpulver och reduktionsmedelspulver. Kalksten och liknande kan tillföras reduktionsmedlet om så behövs.

Såsom exempelvis visas i Fig. 1 används vanligen en process för att ladda jäm- oxidpulver 2 och reduküonsmedelspulver 3, vilka âr i form av koaxiella cylind- rar i en upprâttstående vârmebestândig reaktionsbehâllare 1 med cylindrísk form. Föreliggande uppfinning använder istället en metod för att ladda jårnoidd- pulver och reduktionsmedelspulver ispiralform. Dvs. jârnoxidpulver och reduk- tionsmedelspulver laddas så att ett spiralskikt bestående av jämoxidpulver och ett spiralskikt bestående av reduktionsmedelspulver varvas växelvis (i fortsätt- ningen benämnt "samlindad spiralladdningfi.

Genom att använda en metod ßr samlindad spiralladdning kan jârnoxidpulver och reduktionsmedelspulver laddas samtidigt och kontinuerligt. En konstant tjocklek på. varje skikt (mängden laddat pulver) kan därför uppnås. Följaktligen kan också tjoekleksförhållandet mellan reduktionsmedelsskiktet och jårnoxid- skiktet hållas konstant. 'Tjockleksiörhàllandet kan sättas till ett önskat förhål- lande i varje reaktionsbehållare beroende på. syfte och omständigheter.

Dessutom kan tjockleksförhållandet också ändras till ett önskat värde när som helst.

Metoden för samlindad spiralladdning år följaktligen användbar som en metod som bidrar till att förbättra produktiviteten och utbytet. 528 252 12 Fig. 3A och 3B visar ett exempel på föreliggande uppfinning. Vid lâfidflínß enligt föreliggande uppfinning av materialen âr det att föredra att samtidigt ladda jârnoxidpulver 12 och reduktionsmedelspulver 13 i en cylindrisk reaktionsbe- hållare 1 1 (kapsel) bestående av vârmebestândigt material, såsom kiselkarbid (SiC), med en anordning 14 för laddning av material.

Anordningen 1 4 för att ladda material har företrädesvis en konstruktion enligt nedan.

Anordningen 14 för att ladda material består huvudsakligen av en roterbar laddningscylinder 14b (laddare) som âr införd i reaktionsbehâllaren 1 1. Den ro- terbara laddningscylindems 148 cylindriska huvudkropp är uppdelad av en skiljevågg 14a i två. fack. J ârnoxidpulvret 12 och reduktionsmedelspulvret 13 laddas i de två facken, dvs. en behâllardel 17 för jårnoxidpulver resp. en behål- lardel 18 för reduktionsmedelspulver (pulvren är inte visade i motsvarande be- hållardel). Ett utlopp 15 för järnoxidpulver och ett utlopp 16 för reduktionsme- delspulver âr dessutom anordnade som öppningar i behållardelarna 17 resp. 18 vid deras nedre ändar (botten eller i närheten av bottnen) av den roterbara laddningscylindern 14b. Öppningsgraden för varje utlopp (t. ex. öppningshöjden a), dvs. öppningsytan, kan företrädesvis anpassas genom en lucka, såsom en skjutlucka (ej visad). Läget och riktningen för varje utlopp kan bestämmas bero- ende på behovet. Öppningarna kan anordnas vid någon sida vald bland under- ytan, sidoytan och på en utskjutande del anordnad på underytan av den roter- bara laddningscylindern 14b. Vart och ett av pulvermaterialen laddade i mot- svarande behållardel tillförs företrädesvis med hjâlp av sin egen vikt.

Fig. 4A år en detaljvy visande ett exempel på den roterbara laddningscylindern 14b. I detta exempel år en utskjutande del l4c i form av en fyrkantcylinder an- ordnad vid ett läge som sträcker sig från cylindems botten i en riktning vinkel- rätt mot skíljevâggen 14a. De två utloppen (öppningama) 15 och 16, vilka är förbundna med behållardelarna 17 och 18, år anordnade vid sidovâggar som år 528 252 13 anordnade diagonalt mittemot varandra i delen 14c. Fig. 4B år en tvârsnittsvy visande ett laddningsutseende med en sådan roterbar laddningscylinder.

Modifiering av denna konstruktion innefattar en konstruktion i vilken var och en av de utskjutande delarna för jårnoxidpillver och reduktionsmedelspulver har formen av en sektor, som är ungefär en kvarts cirkel i horisontellt snitt och år anordnade diagonalt mot varandra. I detta fall âr åtminstone en del av utlop- pet 15 och åtminstone en del av utloppet 16 företrädesvis anordnade vid sidor- na, vilka motsvarar en rât linje av sektom, i samma plan genom den roterbara laddningscylinderns 14 axel (ett tillstånd illustrerat i tvârsnittsvyn enligt Fig. 3A uppnås då).

Fig. 5 âr en detaljerad vy visande ett axmat exempel på den roterbara laddnings- cylindem 4b.

För att säkert och kontrollerat ladda pulvermaterialet ut till den perifera delen av reaktionsbehållaren l l har den roten-bara laddningscylindern 14b företrädes- vis en diameter nära reaktionsbehållarens l 1 innerdiameter. Reaktionsbehålla- ren används gång på gång och ett flertal cylindrar kan travas för att bilda en reaktionsbehâllare. Reducerat järn och askai ett reduktionsmedel kan exem- pelvis fastna på insidan av reaktionsbehållaren och bilda en avsättning. Dess- utom kan behållaren luta något på grund av påkânningar orsakade av uppre- pad anvåndning. Den nedre änden av den roterbara laddningscylindern, med en diameter mycket nåra reaktionsbehållarens 11 innerdiameter, kan därför kom- ma i kontakt med reaktíonsbehállaren 1 1 och då orsaka skada.

Syftet med att bringa den nedre änden av den roterbara laddningscylindern 14b närmare reaktionsbehållarens 1 1 innerdiameter år, att öppningama som sträcker sig nåra mitten till nåra reaktionsbehållarens periferi används som ut- lopp. Om lågena för utloppen modifieras, behöver den nedre änden av den ro- terbara laddningscylindern 14b inte ha formen av en perfekt cirkel i horisontellt tvärsnitt. En sektor som år en del av denna cirkel (virtuell cirkel), eller har en form omslutande sektom, är lämplig för den nedre änden. 528 252 14 Fig. 5 âr ett exempel på en nedre, sektorformad ânde. Utloppet för jâmoxidpulv- ret 15 och utloppet för reduktionsmedelspulvret 16 år asymmetriskt anordnade vid sidoytorna (motsvarande råta linjer i sektorn) hos den utskjutande delen 140 , vilken âr anordnad på samma sätt som i Fig. 4. Trots att underytan av den ut- skjutande delen l4c âr öppen, tillförs den största delen av pulvren 12 och 13 från innerytan beroende på att redan tillfört pulver fungerar som underyta.

Hânvisningsbeteclmingarna 19a och l9b representerar pressplåtar.

En önskad mittvinkel av en sektor kan användas. Den centrala vinkeln år före- trâdesvis omkring 180° (dvs. halvcirkulâr) eller mindre ßr att uppnå en nöjak- tigt kompakt nedre ände. Mer föredraget âr den maximala diametern för hori- sontalsnittet av den utskjutande delen mindre än den virtuella cirkelns diame- ter.

Den nedre ândens virtuella cirkel har företrädesvis en diameter som ligger når- mare reaktionsbehàllarens innerdiametem med hänsyn till produktivitet, och företrädesvis har den en diameter av ca 90% eller mer av reaktionsbehâllarens innerdiarneter. Å andra sidan, har den nedre ândens virtuella cirkel företrädes- vis en tillräckligt liten diameter med hänsyn till driften, och företrädesvis en di- arneter av omkring 95% mindre än reakfionsbehållarens innerdiameter.

Den roterbara Iaddningscylindern 14b har företrädesvis en diameter av omkring 85% eller mindre av reaktionsbehållarens innerdiameter. Att lämna ett spelrum för en horisontell förskjutning i behållaren är att föredra för att undvika kon- takt. Utgående från synpunkten att försäkra banan för det laddade pulvermate- rialet har huvudkroppen för den roterbara laddningscylindern en diameter av omkring 30% eller mer av reaktionsbehållarens innerdiameter.

Samlindad spiralladdning med en sådan anordning 14 för laddning av material utförs enligt följande. Öppningsytorna (öppningsgrad) för utloppen 15 och 16 anpassas. Den roterbara laddningscylindern 14b förs sedan in i reaktionsbehàl- laren 1 1 ovanifrån. Genom att med en konstant hastighet röra den roterbara 528 252 15 laddningscylindern 14b uppåt medan den roterbara laddningscylindern l4b ro- teras (dvs. utloppen 15 och 16 roteras), laddas materialen (varvad laddning) via utloppen, så att förhållandet mellan tjockleken på skiktet av järnoxidpulver och tjockleken på skiktet av reduktionsmedelspulvret år konstant och så. att skikten lindas om varandra. På detta sätt anordnas varvade sldkt av jämoxidpulvret 12 och reduküonsmedelspulvret 13 i form av spiraler i reaktionsbehållaren 1 1.

Material matas in i behållardelarna 17 i och l8i en reaktionsbehàllare före ladd- ning eller under laddning enligt behov.

Fig. 6 visar ett annat exempel på en laddningsmetod enligt föreliggande uppfin- ning. Anordningen 14 för laddning av material visas schematiskt.

Såsom visas i Fig. 6 kan, vid Laddning av en reaktionsbehållare med pulvenna- terial, ett område där samlindad spiralladdnirig utförs begränsas till ett område annat ån den perifera delen längs axelriktriingen för reaktionsbehållaren 1 1.

Dessutom kan ett område där samlindad spiralladdning utiörs begränsas till ett område annat än både den perifera delen och den centrala axeldelen längs ax- elns riktning i reaktionsbehállaren 1 l. Ett område där samlindad spiralladdníng utförs kan dessutom begränsas till ett område annat än både den perifera delen och den centrala mittdelen längs axelns riktning för reaktionsbehàllaren 1 1. I alla fall kallas ett område där samlindad spiralladdning utförs "cylindrisk mel- lanliggande del”. Den perifera delen och den centrala mittdelen motsvarar den perifera delen och mitten av behållaren i horisontellt snitt.

Reduktíonsmedelsskiktet vid den perífera delen kan tillföras med avseende att förhindra störning mellan den roterbara laddningscylindern 14b i materialladd- ningsanordriingen 14 och reaktionsbehållaren 1 1 och förhindra kärvning vid kontaktområdena mellan reaktionsbehållaren och jârrioztidpulvzet. Redaktions- medelsskiktet vid den centrala mittdelen kan av hanteringsskâl anordnas när jårnsvampen avlägsnas ur behållaren. Eftersom ett skikt bestående av endast ett reduktionsmedel i ett sådant fall finns vid den perifera delen eller den cen- trala mittdelen bildas banor av reaktionsgaser; gaserna sprids snabbt och jämnt 528 252 16 i behållaren. Som ett resultat kan en effekt av att förbättra reaktíonsgraden för- väntas. Dessutom kan också reduktionsmedelsskíktet vid den perifera delen hindra en produktefrån att fastna på behållarvåggen. Dessa reduktionsmedels- skikt tillförs därför företrädesvis med optimering av den radiella tjockleken av skiktet med hänsyn till utbytet av reduktionsrnedel och rnolförhållandet mellan (kolinnehållefi/ (syreinnehållet) och liknande om så behövs.

I en cylindrisk behållare har ett skikt anordnat vid den perifera delen fören-â- desvis en radiell tjocklek på omkring 2,5% till omkring 5% av behållarens in- nerdiameter. Skiktet anordnat vid den centrala mittdelen har företrädesvis' en diameter av omkring 250 mm eller mindre.

För att exempelvis anordna ett reduktionsmedelsskikt vid den perifera delen, år en öppning anordnad vid sidan av den roterbara laddningscylindern 14b, och därefter kan reduktionsmedelspulver tillföras för att bilda ett skikt vid den peri- fera delen. För att dessutom anordna ett reduktionsinedelsskikt vid den centra- la mittdelen, är ett centralt rör med en öppning vid dess botten anordnat vid ett läge där skiljevâggen l4a âr anordnad, och därefter kan reduktíonsmedelspul- ver tillföras från öppningen för att bilda ett skikt vid den centrala mittdelen.

Dessa öppningar kan förbindas med utloppet 16 för att ge ett spiralformigt skikt, eller vara avskilda.

Fig. 14A visar ett exempel på en roterbar laddningscylinder som kan ulföra ßn laddning som visas i Fig. 6. Fig. l4B âr en schematisk tvârsnittsvy tagen längs linjen XIVB-XIVBW Fig. 14A (vâggens tjocklek år utelâmnad för enkelhetens skull). I detta exempel år utloppet 16 för reduktionsmedelspulver anordnat vid den undre ytan av den roterbara laddningscylindern l4b för laddning i varvade skikt, exempelvis för laddning i form av samlindade spiraler. En öppning är an- ordnad vid sidoytan av den nedre änden hos den roterbara laddningscylindern 14b, bildande ett utlopp för att tillföra ett reduktionsmedelspulver till den peri~ fera delen l6a. Ett utlopp för att filliöra reduktionsmedelspulver i den centrala 528 252 17 mittdelen löb âr anordnad vid mitten av under-ytan av den roterbara laddnings- cylindern l4b. En del av reduktionsmedelspulvret styrs av en skiljevâgg 14d.

Såsom visas i Fig. 3A år bottenskiktet vanligen bildat endast av reduktionsme- delspulver (och kalksten och liknande). Som ett resultat kan den nedre änden av jârnoitidslciktet säkert reduceras, och kârvning mellan reaktionsbehållaren och järnoxidskiktet förhindras. Det övre skiktet år företrädesvis bildat endast av redukfionsmedelspulver av samma anledningar. Dessa redukfionsmedelsskikt kan exempelvis bildas genom att utloppet 15 för jârnoxidpulver stängs i materi- alladdningsanordningen 14 eller genom att tillförseln av jårnoxidpulver till den roterbara laddningscylindern l4b stoppas.

I föreliggande uppfinning âr det föredraget att, når samlindad spiralladdning utförs med ovannämnda anordning, varierbart reglera tjockleken hos jârnoxid- skiktet och reduktionsmedelsskiktet. Företrâdesvis hålls tjockleken för varje skikt alltså konstant i varje reaktionsbehållare. Det år dock önskvärt att x ex- empelvis hàlls anpassa tjockleken för att optimera den beroende på material.

En sådan iörândring av varje skikts tjocklek kan uppnås genom anpassning av två av följande, exempelvis rotationshastigheten och stighastigheten för den ro- terbara laddningscylindem l4b och utloppens 15 och 16 öppningsgrader. An- passningen av öppningsgraderna för utloppen 15 och lö, genom exempelvis öppning och stängning av luckor, år önskvärd beroende på att en stabil drift kan uppnås utan minskning av spridbarheten och utbytet och utan förlängning av reduktionstiden.

'Ijockleken för varje skikt kan teoretiskt varieras kontinuerligt eller diskontinu~ erligt med höjden av den upprâttstående behållaren l 1, Lex. varieras vid bott- nen, mitten och den övre delen av reaktionsbehállaren 1 1. Föreliggande uppfin- ning utesluter inte en sådan tillämpning. Ett exempel på en tillämpning innefat- tar att tjockleken på jårnoxidskíktet ökas vid den övre delen där reduktionen tenderar att med lätthet fortsätta. 528 252 18 Ett järnoxidskikt och ett reduktionsmedelsskikt, vilka âr anordnade i form av spiraler, har företrädesvis en tjocklek på åtminstone 5 mm. Summan av tjockle- ken pà jârnozridskiktet och reduktionsmedelsskiktet år företrädesvis åtminstone omkring 10 mm, och mer föredraget åtminstone 40 mm. överdrivet små tjockle- kar resulterar lâtt i en onormal skiktstruktur beroende på skiftningen i tjockle- ken i varje skikt. Den nedre gränsen för varje skikts tjocklek âr mer föredraget åtminstone omkring 10 mm. Den nedre gränsen för summan av skiktens tjock- lekar år mer föredraget åtminstone omkring 30 mm. Å andra sidan ökar överdrivet stora tjocklekar den tid som krâvs för reduk- tíonsbehandlingen och minskar då materialeffektiviteten. Vart och ett av skikten har då företrädesvis en tjocklek på omkring 100 mm eller mindre. Summan av skiktens tjocklekar (ett jårnoxidslrikt och ett reduktionsrnedelsskíkt) år firetrâ- desvis omkring 200 mm eller mindre. Den övre gränsen för varje skikts tjocklek år mer föredraget omkring 80 mm. Den övre gränsen för summan av skiktens tjocklek är mer ñredraget omkring 150 mm.

Förhållandet mellan ett jârnoxidskikt och ett reduktionsmedelsskikt är vanligen inte uttryckt genom tjockleken, utan genom (kolhalt)/ (syrehalt) (molförhållan- de). Ett föredraget förhållande kommer att beskrivas nedan.

Ovan beskrivna anordning för laddning av material år ett exempel. Dvs. i en an- ordning för att ladda jårnoxidpulver och reduktionsmedelspulver i en reaktions- behållare innefattar anordningen företrädesvis en laddare som kan rotera och röra sig vertikalt; och ett utlopp för jårnoxidpulvret och ett utlopp för reduk- tionsmedelspulvret. Dessa utlopp år anordnade vid laddaren och kan rotera till- sammans med laddaren. Anordningen kan ladda jåmoxidpulver och reduk- tionsmedelspulver från utloppen i form av dubbla spiraler, genom att laddaren placeras i reaktíonsbehållaren och sedan förflyttas uppåt medan den roteras.

Laddaren har företrädesvis en cylindrisk form, men är inte begränsad till denna.

Laddaren kan ha en rörform vars tvärsnitt âr i form av exempelvis en sektor, en stjärna eller en flerlob beroende på. reaktionsbehàllarens form. Behàllardelama 528 252 19 behöver inte vara anordnade genom att insidan av laddaren åtskiljs med en skil- jevâgg. Vilken form och vilket läge som helst för varje behållardel kan användas.

Behållardelen för jârnoxidpulver och behållardelen för reduktionsmedelspulver behöver inte ha samma volymer.

En fast eller flyttbar styrplåt och/eller en pressplàt år företrädesvis anordnade kring utloppen 15 och 16 för att styra pulvermaterialeti önskad riktning.

Pulver-material I en metod lör att framställa jârnsvamp enligt föreliggande uppfinning innefattar material som laddats i en reaktíonsbehållare åtminstone jârnoztidpulver och re- duktionsmedelspulver. Jârnoxidpulver innefattar företrädesvis en pulveriserad järnmalm eller pulveríserat glödskal framställt i ett varmvalsningssteg av stål.

Ett betningssteg för att avlägsna exempelvis oxider bildade på stålprodukterna med en syra, såsom saltsyra, resulterar i en restsyra (betlut). Ett jårnoxidpulver erhållet genom rostning av detta betlut âr också föredraget som material. Ett sådant jårnoxidpulver har företrädesvis en medelpazfikelstorlek på omkring 0,05 till omkring 10 mm.

Finare jårnoxidpulver med en partikelstorlek mindre ân det på det ovan be- skrivna jäxnozddpulvret, exempelvis hematitpulver som år industriellt reglerat för att ha en specifik ytstorlek på åtminstone 2 m2 /g och en partíkelstorlek på åtminstone 0,01 pm, tillförs vidare glödskalet och/ eller jâmmalmen iör att pro- dncera en blandning. Den erhållna blandningen används företrädesvis som ma- terial därför att blandningen förbättrar jârnsvatnpens kvalitet.

Reduktionsmedelspulver innefattar s.k. kolhaltiga pulver innefattande kol. Det kolhalfiga pulvret innefattar företrädesvis exempelvis kokspulver, ”char” (en slags högflyktig u-âkol), kolpulver (icke sintrad kol föredras), antracitpulver och trâkol. För effektiv reduktion har det kolhaltiga pulvret företrädesvis ett kolin- nelhâll på 60% eller mer. Reduktionsmedelspulver har företrädesvis en medel- partikelstorlek på från omkring 0,05 till omkring 10 mm. 528 252 20 De år inte något problem att reduktionsmedelspulver innehållande pulver som år en källa för koldioxidgas används som material för reduktionsmedelsskikt, om så behövs. Källan för koldioxidgas innefattar företrädesvis kalksten (innefat- tande varannan; kam).

Reduktionssteg Jârnoxidpulvret 12 och reduktionsmedelspulvret 13 (innefattande en källa av koldioxidgas som tillförts och blandats) laddas i reaktionsbehållaren 11 med en anordning för att ladda material 14 visad i exempel Fig. 3A och SB för att erhål- la skikt i form av spiraler. Reakfionsbehállaren 1 1 innefattar företrädesvis ex- empelvis en eylindrisk behållare, kallad kapsel, av lciselkarbid (SiC). Reaktions- behållarens 1 1 form år inte begränsad, men den cylindriska formen tros vara den mest fördelaktiga för reaktionsbehållaren 11. Vidare år reaktionsbehàllæ rens dimensioner år inte begränsade. l sin cylindriska form âr reaktionsbehálla- ren dock företrädesvis anordnad med en innerdiarneter av från omkring 200 till omkring 800 mm, och har en höjd på omkring 100 till omkring 2000 mm. En ur produktivitetssynpurilrt lämplig mängd järnsvampmassa framställd ur varje be- hållare år omkring 10 kg, mer föredraget åtminstone omkring 50 kg och mest föredraget åtminstone omkring 1oo kg. i Reaktionsbehållaren 11 ivilken jârnoxidpulvret 12, reduktionsmedelspulvret 13 och om så behövs kalksten och liknande laddas, âr placerad på exempelvis en vagn och placerad vid en ugn, såsom en tunnelugn. Sedan utförs redaktionen genom att de i behållaren laddade materialen uppvârms under en förutbestämd tid tillsammans med behållaren. Denna reduktion kallas "grovredukfion". Ren- hetsmålet (metalliskt jårninnehåll i jârnsvamp efter reduktion) bestäms beroen- de på en tillämpning av det reducerade jåmpulvret och år åtminstone omkring 90 massproeent, och i en tillämpning som kräver hög renhet åtminstone om- kring 97 massprocent. Renhetsmàlet har ingen övre gräns. Renhet uppnådd med aceepterbara kostnader âr som mest 99,5 massprocent under dessa förhål- landen. 528 252 21 Otillfredsstållande uppvårmningstemperaturer 'för reduktionen leder till otill- räcklig reduktion av jârnoxid, vilket minskar renheten hos den erhållna järn- svampen. Den nedre gränsen för uppvârmningstemperaturen år företrädesvis' omkring 1000°C. Å andra sidan sann-ar jamsvainpen vid avel-drive: has tempe- ratur samtidigt med hârdningsreduktionen. Den elektriska energiförbrukningen kan ökas vid grov pulverisering, eller framstâllningskosmaderna kan ökas bem- ende på förslitning av ett pulveriseringsverktyg. Den övre gränsen för uppvärm- ningstemperaturen år företrädesvis l300°C. Uppvârmningstemperatxiren ligger således inom intervallet på från 1000°C till l300°C.

När en tunnelugn används passerar reaküonsbehållaren 1 1 (och jârnoxiden i behållaren), som placeras på en vagn och förflyttas i ugnen, genom en förupp- vârmningszon vari temperaturen gradvis ökas under en period på 24 fimmar (företrädesvis mellan 20 och 28 timmar), och hålls kvar i en förbrânningszon på omkring 1000°C till omkring l300°C under ca. 60 timmar (företrädesvis åtmin- stone 36 timmar och mer föredraget i minst 56 timmar; och företrädesvis upp till 72 timmar och mer föredraget i upp till 64 timmar). Efter att ha passerat ge- nom en avkylningszon där temperaturen gradvis minskas (företrädesvis under en period på 20 till 28 timmar) år reduktionsbehandlingen fullbordad. Start- temperaturen för uppvärmningszonen och sluttemperaturen för avkylningszo- nen år företrädesvis omkring 200°C (omkring 20°C till omkring 400°C), medan slutternperaturen för uppvårmningszonen och starttemperaturen för avkyl- ningszonen företrädesvis år omkring 900°C (omkring mellan (temperaturen för förbrânningszonen) -450°C och (temperaturen för förbrånningszonen) -50°C), sett med avseende på exempelvis skyddet för reaktionsbehàllaren (eldfast).

J âmoxid reduceras med ett reduktionsmedel för att framställa en jârnsvamp- massa genom en sådan vårmeredukfionsreaktion. Den erhållna jârnsvaznpen år med nödvändighet en massa i form av en spiral. Fig. 7 visar ett exempel på ett utseende (den övre änden och den undre änden âr uteslutna) av jårnsvamp framställd genom en metod enligt föreliggande uppfinning. 528 252 22 En större höjd (i axiell riktning) på. den erhållna jårnsvampmassan år föredra- gen. I betraktande av begränsningen vad gäller storleken på reaktionsbehållaren och redukfionen av vârmeetïektivitet erhållna från den större storleken på reak- tionsbehållaren när en reaktionsbehållare görs högre, har en jårnsvampmassa företrädesvis en höjd på omkring 2000 mm eller mindre.

En metod enligt föreliggande uppfinning kan tillhandahålla högren järnsvamp med en renhet på 97 massprocent eller mer. När renheten uppgår till åtminsto- ne 97 massprocent kan produktens egenskaper av sintrade beståndsdelar så- som mekaniska beståndsdelar, och magnetiska material eller av reducerat järn- pulver som används i form av pulver som det år, garanteras på ett fördelaktigt sått. En metod enligt föreliggande uppfinning har fördelar utöver renheten och år inte begränsad till en metod för framställning av jârnsvamp med en renhet på åtminstone 97 massprocent eller att ha en hög renhet. En metod enligt förelig- gande uppfinning kan vanligen användas till en vanligen grov reduktion som tillhandahåller jårnsvamp med en renhet på åtminstone 90 massprocent. Andra beståndsdelar ån tillverkat metalliskt järn innehåller vanligen jårnoxid och för- oreningar, såsom kisel (Si), mangan (Mn), fosfor (P) och svavel (S), dår förore- ningarna förekommer i en mängd på upp till l massprocent totalt.

Efter uppvärmning för den grova reduktionen separeras framställd jårnsvamp från ett reduktionsmedel och tas ut ur reaktionsbehållaren 11. Den erhållna jârnsvampen som avlågsnats ur reaktionsbehållaren 1 1 pulveriseras grovt för en slutreduktion till pulver, vanligen med en partikelstorlek på ca. 150 um eller mindre, vilket resulterar i grovt reducerade partiklar. De grovt reducerade par- tiklarna placeras sedan i en slutreduktionsugn med en reduktíonsmiljö och ut- sätts för slutreduktion och pulveriseras därefter ytterligare, vilket resulterar i reducerat jåmpulver.

Förhållande mellan jâinozrid och reduktionsmedel Vid laddning av material i en reaktionsbehållare, har förhållandet mellan mång- den jârnoxid och mängden reduktionsmedel (fast reduktionsmedel) när ovan beskrivna samlindade spiralladdning utförs, förhållandet mellan kolhalt och 528 252 23 reduktionsmedel som krävs för syreinnehållet ijârnoxiden har redan beskrivits ovan enligt ekvationen (2). Dvs. när förhållandet bestämts baserat på reduk- tionsreaktionen i vilken en kolatom i reduktionsmedlet reagerar med en sy- reatom i jârnoxiden (flcolinnehållefl/ syreinnehållet)= 1,0 (molförhållande). Ett reduktionsmedel behöver emellertid vanligen ett kolinnehåll som år större än syreinnehållet i jârnoxid. Enligt en känd metod laddas kolinnehållet i ett reduk- tionsmedel överdrivet, dvs. 2,0 till 2,5 gånger syreinnehållet i jârnoxiden (flcolin- nehàllet)/(syreinnehål1et)=2,0 till 2,5 (molförhållandej) beroende av ovannämnda anledningar. I detta fall år reduktionsförhållandet (renhetsmålet för jårnsvamp) åtminstone 90 massprocent och företrädesvis átrninstone 97 massprocent ßr i metalliskt järn.

Uppfinnarna har undersökt förhållandet mellan (kolhalt)/ (syrehalt) (molförhål- lande) och den tid som åtgår för reduktionen vid en metod för samlindad spiral- laddning genom följande experiment.

Såsom visas i Fig. 8, för att förenkla experímentenrutfördes en metod för ladd- ning inte i form av spiraler utan horisontellt varvade laddningar. Det vill säga, jârnoxidpulvret 12 och redukfionsmedelspulvret 13 laddas växelvis för att åstadkomma varvade skikt som âr väsentligen horisontella. Den horisontellt varvade laddningen ger jârnsvamp i form av ett flertal skivor genom reduktion, vilket gör förfarandet komplicerat. Därigenom har den samlindade spiralladd- ningen en fördel framför den horisontella varvningsladdningen vid praktisk an- vändning. Genom att ütta på förhållandet mellan (kolínnehàlletj/(syreinnehållet) (molförhållande) och reduktionsreaktionens förlopp år dock den horisontellt varvade laddningen likvärdig med den samlindade spiralladdningen. Härefter kallas den horisontella varvningsladdningen och den samlindade spiralladd- ningen generellt "varvad laddning".

En reaktionsbehállare använd för experimenten har en innerdiameter av 370 mm, och material laddas så att laddningsmaterialen har en höjd på. 1400 mm. Jârnoxidpulver och reduktionsmedelspulver som användes var samma ma- terial som användes i Exempel l beskrivet nedan. Reduktionsbehandling utförs 528 252 24 vid en maxtemperamr på 1 150°C. En reduktionstid motsvarar en kvarhåll- ningstid vid denna maxtemperatur.

Fig. 9 år en graf som visar förhållandet mellan förhållandet mellan kolinnehållet och syreinnehållet (i molförhâllande) och reduktionstíden som krävs för att pro- ducera metalliskt järn med en renhet på 97 massprocent beroende av varieran- de tjocklekar på jârnorddskikt i en metod för horisontellt varvad laddning. Mol- förhållandet är förhållandet mellan kolinnehållet i allt reduktionsmedel och sy- reinnehållet i all jårnoxid. i Såsom visas i Fig. A9 visar den fyllda cirkeln (vanligt exempel O) ett exempel av resultatet av samma reduktionsbehandling med ett vanligt förfarande för ladd- ning i en cylindrisk form (visad i Fig. 1). I denna vanliga process hade varje jårnoxidskikt en tjocklek på 55 mm (kolinnehållefi/(syreinnehållet) (moliörhål- lande) var 2,2. Redukfionstiden som krävdes var så lång som 53 timmar.

Jârnoxidslcikten med en tjocklek på 15 mm (experimentexempel 4: kryss (X), 20 mm (experimentexempel 3: A), 30 mm (experimentexempel 2: kvadrat (I)) och 50 mm (experimentexempel 1: romb (0)) anordnade genom horisontellt var- vad laddning (såsom visas i Fig. 8) reducerades. Som ett resultat ledde en mind- re tjocklek på jârnozridslciktet till förkortning av redukfionstiden. l fallet med ett skikt med en tjocklek på åtminstone 20 mm, när molförhållandet var 1,2 eller mer, var reduktionstíden väsentligen konstant. Det förstods att molförhàllandet inte behövde vara 2,0 eller mer.

När molförhàllandet år mindre än 1,2 tenderar det att lör-långa reduktíonstiden.

Växling från en process för att ladda i en cylindrisk form, till en metod för var- vad laddning och effekten som resulterar från minskningen av skiktens tjocklek motverkar emellertid huvudsakligen tendensen att reduktionstiden förlängs.

Dvs., mer jârnoxid kan laddas genom en metod med spiralladdning. Exempelvis kan i detta exempel en metod för laddning av järnoxid med en tjocklek på. 30 mm i samlindad spiralfonn, ladda väsentligen samma mängd jârnoxid lad- dad genom en vanlig process för laddning i en cylindrisk form. I experimentin- 528 252 25 tervallet där molförhållandet år l, 1 eller mer uppnås därför effekten av förelig- gande uppfinning tillfredsatällande. När molförhållandet år 1,15 eller mer upp~ nås dessutom effekten av föreliggande uppfinning ån mer tillfredsställande, be- roende på en liten förlängning av reduküonstiden. Når molfórhållandet är 1,2 eller mer förkortas naturligtvis reduktionstiden då ytterligare.

Når tjockleken för varje jårnoxidskikt var 15 mm var reduktionstiden väsentli- gen konstant vid ett molförhållande på 1,6 eller mer. Genom upprepade experi- ment under olika förhâllanden befanns även att ett jårnoxidskikt med en tjock- lek på mindre än 20 mm framkom följande förhållande: (molförhållande) x (tjockleken på jârnoxidsldkt (mm) = 2,3 till 2,5 ekvation (3) Når tjockleken för varje jânmxidsldkt år mindre än 20 mm, vid laddning för att tillfredställa ekvationen (3), leder bestämningen av tjockleken för vaije järnoxid- skikt med nödvändighet till reduktionstiden och resulterar således i ett stabilt förfarande och en stabil kvalitet hos framställd jårnsvamp. Detta förhållande kan dock vara beroende på svårigheten att stabilt reglera tunnare tjocklek av varje reduktionsmedelsskikt, snarare än på ett grundförhållande baserat på re- alctionsgraden. Det förväntas att ovan beskrivna begränsningar justeras något, som en förbättring av en teknik att reglera skikttjocklekaina.

Med avseende på utbytet av reduktionsmedel är (kolhalfl/ syreinnehåll) (molför- hållande) ßretrådesvis inte ökat. När molförhållandet år mindre än 2,0 har en metod enligt föreliggande uppfinning en fördel framför vanliga processer för laddning i en cylindrisk form. Molförhållandet âr företrädesvis 1,8 eller mindre.

Såsom visas i Fig. 6, när ett reduktionsmedelsskikt anordnas vid den perifera delen i en behållare eller i en central mittdel av behållaren, trodde uppfinnarna att det var nödvändigt att studera om regleringen av (kolhaltmsyrehalt) (rnolför- hållande) i hela behållaren var tillräcklig som en åtgärd för att bestämma förhål- landet mellan tjocklekarna på ett reduktionsmedelsskikt och ett järnoxidskikt. 528 2s2 26 För att bestämma den mängd reduktionsmedel som lcrâvs vid delen för de till- förda skikten av material (en mellanliggande del i form av en cylinder) i en reak- tionsbehàllare, utüirde uppfinnarna experiment för att se om någon tendens kunde iakttas i reduktionsbeteendet med förhållandet av tjocklekarna för ett reduktionsmedelsskíkt och ett jårnoxidskikt.

Experimentet och resultatet kommer att beskrivas nedan.

Molförhâllandet mellan kolinnehållet i ett reduktionsmedel och syreinnehållet i jârnoxid laddat i en reaktionsbehållare sattes till 1,2. Ett experiment utfördes i syfte att ändra kolinnehållet i ett reduktionsmedel till syreinnehâllet i jârnoxid i en del, där jårnoxid och reduktionsmedel anordnades i form av varvade skikt utom det reduktionsmedel som var anordnat vid delen nåra väggen (den perifera delen) av reaktionsbehållaren och vid en central del längs den axiella riktningen.

Detta experiment utfördes med en metod lör horisontell laddning enligt ovan beskrivna experiment. Fig. 10 visar en schematisk tvårsnittsvy av de laddade materialen. Reduktionsmedelssldkten anordnade vid den övre delen och den nedre delen av den mellanliggande delen år också innefattade i den mellanlig- gande delen. Material och de experimentella förhållandena var desamma som i ovan beskrivna experiment.

Fig. l l är en "graf som visar förhållandet mellan (kolinnehållefl/(syreinnehàllet) (molförhållaiide) och reduktionstiden beroende på olika tjocklekar på järnoxid- skikt. De fyllda cirklar-na (O) i grafen är resultatet av processen för horisontellt vaivad laddning såsom visas i Fig. 8; reduküonsmedelssldkten är inte anordna- de vid den perifera delen och vid den centrala mittaxeln i denna process.

Såsom visas i Fig. 11 , definieras jârnoxidslcikt i fyra nivåer, dvs. jârnoxidslcikt med tjocklekar på 60 mm (experimentexempel 1 1): romb (0)), 50 mm (experi- mentexempel 12: kvadrat (I), 30 mm (ekperimentexempel 13: A) och 20 mm (experimentexempel 14: kryss (X)) reducerades. Som ett resultat ledde en mind- re tjocklek på jârnoztidslciktet till en förkortning av reduktionsfiden. Det befanns 528 252 27 att när (kolinnehålletl/ (syreinnehållet) (molförhållande) var 0,5 eller mer var re- duktionstiden väsentligen konstant, emedan när (kolinnehålletfi (syreinnehállet) (molförhållande) var mindre ån 0,5 förlängdes reduktionstiden.

För att maximalt utnyttja fördelama med effekten som uppnås när (lcolinnehål- 1et)/ (syreirmehållet) (molförhållande) år 1,2 eller mer i hela behållaren befanns att (kolirmehållefl/ (syreinnehållet) (molförhållande) företrädesvis var 0,5 vid den cylindríska mellanliggande delen, och att den cylindriska mellanliggande delen var den laddade delen i form av spiraler (samlindade spiraler).

För att verifiera dessa resultat utfördes ett annat experiment enligt följande: Molförhållandet mellan kolinnehållet i ett reduktionsmedel och syreinnehållet i jåmoxid vid den cylindriska mellanliggande delen sattes till 0,8. Mângderna re- duktionsmedel laddade i den perifera delen och den centrala mittaxehi av reak- tionsbehållaren varierades. Fig. 12 visar resultaten och år en graf som visar för- ändringen i reduktionstid till (allt kolinnehållel/ ( allt syreinnehålle) (molförhål- lande) i hela reaktionsbehållaren. Var och en av de symboler som används i Fig. 1 1 och 12 motsvarar samma tjocklek.

Såsom visas i Fig. 12 befarms att när moliörhållandet av (kolinnehål- letl/ (syreinnehállet) (molförhållande) i hela reaktionsbehållaren år 1,2 eller mer, âr reduktionsüden väsentligen konstant, medan nâr molförhållandet år mindre än 1,2, förlängs reduktionstiden.

Såsom beskrivits ovan, även om molförhållandet år mindre än 1,2 kan effekten av föreliggande uppfinning dock uppnås, även om molförhållandet år 1,1 eller större och företrädesvis 1,15 eller större.

Vid laddning av jârnoxid och ett reduktionsmedel i reaktionsbehâllaren 1 1 i form av varvade skikt (såsom samlindad spiralladdning) enligt föreliggande upp- finning bestäms sammanfattningsvis förhållandet mellan reduktionsmedlet och jârnoxiden laddad i hela reaktionsbehållaren 1 l som innefattar den perifera de- len, den cylindriska mellanliggande delen och den centrala mittdelen av reak- 528 252 28 tionsbehållaren 1 1 så, att molförhållandet mellan kolinnehållet i redaktions- medlet och syreinnehàllet i jårnoxiden företrädesvis år àtrninstone 1,1, mer fö- redraget àtiniristone 1,15 och mest föredraget åtminstone 1,2. 'lfjockleksförhållandet mellan reduktionsmedelsskiktet och järnoxídskiktet vid den cylindriska mellanliggande delen som laddas i form av (samlindade) spiraler är företrädesvis bestämt så, att molförhállandet mellan kolinnehållet i reduk- tionsrnedlet och syreinnehâllet i jârnoxiden är åtminstone 0,5.

EXEMPEL EXEMPEL 1 I detta exempel definierades experimentniváer såsom visas i Tabell 1. J ärnoxid och reduktionsmedel laddades i reaktionsbehállaren 1 1 bestående av ldsellrar- bid (SiC) enligt experimentnivåerna, och därefter utfördes grovreduktionsbe- handling för att framställa jårnsvamp. Var och en av nivåerna A till C och H år ett exempel på en process för att laddai en cylindrisk form såsom visas i Fig. 1.

Var och en av nivåerna D till F år ett exempel pá en metod för sarnlindad spiral- laddning såsom visas i Fig. 6. Nivå G âr ett exempel på en metod för horisontellt varvad laddning. I I Tabell 1; 20% av ökningen i laddning i nivåerna A och D visar att summan av tjocklekarna på skikten bestående av glödskal i reaktionsbehâllaren 1 1 ökades med 20%; 40% av ökningen av laddningen i nivåerna B och E visar att summan av tjocklekarna på skikten bestående av glödskal i reaktionsbehållarcn 1 1 öka- des med 40%; och 60% av ölmingen av laddningen i nivåerna C och F visar att summan av tjocklekarna på skikten bestående av glödskal i reakfionsbehållaren 11 ökades med 60%. Förhållandena beskrivs i detalj i Tabell 2. Under dessa förhållanden studerades varje nivå fór att bestiirnma laddningsmetod, en lämp- lig skikttjocklek och renhet. l detta experiment torkades, pulveriserades och siktades glödskal framställt i ett varmvalsningssteg. Glöclskalspulvret som användes innefattade 40 massprocent 528 252 29 partiklar som kan passera genom en 60 um sikt (det framkom att glödskals- pulver har en medelpartikelstorlek i intervallet naellan 0,05 och 10 mm). En blandning av kalkstenspulver och kolhaltigt pulver användes som reduktions- medel vilket var ett üllsatsmaterial. Det kolhaltiga pulvret framställdes genom att blanda koks och antracit vid ett koks-till-antraeit-förhållande på omkring 7:3. Koksen som användes hade en medelpartíkelstorlek av 85 um och den använda antraciten hade en medelpartikelstorleïk på 2,4 mm. Innehållet i kalk- stenspulvret med en medelpartikelstorlek pá 80 um i hela reduktionsmedels- pulvret var omkring 14 massprocent.

En reaktionsbehållare var en cylindrisk behållare med en innerdiameter av 400 mm. För att ladda i en eylindrisk form, ladd.ades jårnoxid i en cylindrisk form med en ytterdiameter om 320 mm med en tjocklek enligt värden i Tabell 2 och med en höjd på omkring 1500 mm (i axiell riktning). För spiralladdning an- ordnades ett reduküonsmedelsskikt med en diameter av omkring 80 mm vid den centrala mittdelen och med en tjocklek på. omkring 15 mm vid den perifera delen. Samlindad laddning utfördes vid den återstående cylindriska mellanlig- gande delen enligt Tabell 2. Den erhállna laddade cylindriska mellanliggande delen hade en höjd på omkring 1500 mm. Molförhållandet mellan kolinnehållet och syreinnehållet i hela behållaren och vid den cylindriska mellanliggande de- len som år i form av en cylinder var åtminstone 1,2 resp. åtminstone 0,5.

Tabell 1 Nivå Laddnings- Laddnings- i Laddnings- metod ökninL tid Laddningssteg Laddning i cylind- risk form 20% 45 min Kontinuerligt B Laddning i cylind- risk form 40% 45 min Kontinuerligt C Laddning i cylind- risk form 60% 45 min Kontinuerligt D Laddning i sam- lindad spiralform 20% 35 min Kontinuerligt E Laddning i sam- lindad spiralform 40% 35 min Kontinuerligt F Laddning i sam- - ; lindad spiralform 60% 35 min Kontinuerligt 528 252 30 Nivå Laddnings- Laddnings- Laddnings- _ metod ökning aa Laddnmnaïßfi..

G Horísontellt var- _ _ _ _ vad mannar; 0,% 90 mm Dlsmnfiflvßflga H Laddning i _ _ cylindrisk form 0% 45 min Kontinuerlig Tabell 2 Laddning» Proaukfiviieæ- o metod íkLing 0% 20% 40% 60/0 Tjocklek pá järn- Laddning i oxidskikt 20 mm 40 mm 60 mm 80 mm samlindad (vertikal riktning) spiralform 'Ijocklek på redu- ceringsmedelsskilzt 30 mm 43 mm 47 mrn 45 mm (vertikal riktning] Laddning i Tjocklek på järn - cylindrisk oxidskikt 57,5 mm 73,5 mm 93,5 mm 122 mm form (radiell riktning Horisontellt varvad laddning utfördes för att säkerställa effektiviteten av ladd- ning. Laddningen utfördes alltså genom följande procedur: En anordning för laddning av material användes och var densamma som för samlindad spiral- laddning. Den roterbara laddningscylindern roterades och flyttades uppåt me- dan något av jårnoxídpulver eller reduktionsmedelspulver fillfördes. Därefter laddades ett annat pulver på samma sätt. Denna procedur upprepades. Såsom visas i Tabell 1 kan inte den horisontellt varvade laddningen ladda kontinuerligt och kräver en längre laddningstid ån vid laddning i en cylindrisk f0rm 0031 Víå den samlindade spiralladdningen. Den samlindade spiralladdningen hade den kortaste laddningstiden.

Reaktionsbehållare 1 1 laddades, var och en med material enligt motsvarande nivå, och placerades på en vagn och fördes in i en tunnelugn. Vagnen passerade genom en förvârmningszon under en period på. omkring en dag (200°C fill 900°C) och en förbrånningszon (1 150°C) under en period på omkring tre dagar och sedan en avkylningzon över (200°C till 900°C) under en period på omkring en dag. Vagnen avlågsnades från mnnelugrxen och jârnsvampen togs ut från 528 252 31 behållaren. Renheten hos den erhållna jârnsvampen mättes. All erhållen järn- svamp vägde 200 kg eller mer. i Jâmsvampens renhet gavs genom att konvertera den metalliska jârnhalten i en kemisk blandning bestämd genom en metod för att analysera syre. Fig. 13 visar resultaten. n Såsom visas i Fig. 13, i fallet med den samlindade spiralladdningen (sned- streckade staplar) reducerades jârnoxid alldeles utmärkt för att producera hö- gren järnsvamp, vilken hade en renhet på över 97 massprocent eller över 98 massprocent, når ett jârnoxidskikt hade en tjocklek på upp till 60 mm, dvs. produktivitetsökningen uppgår till upp till 40%. Det befaxms att produktiviteten kan anpassas genom att reglera tjockleken på skikten upp till 40% av ökningen av laddningen jmrt med en känd process. I fallet med laddning i cylindrisk form, när ökningen av laddningen var 20%, var tjockleken på skiktet 75% och renheten var 95,65 massprooent; produktiviteten kan alltså inte förbättras jäm- fört med sarnlindad spiralladdning.

EXEMPEL 2 Jârnsvamp framställdes enligt Uppfinningsexemplen 1 till 5 och det Vanliga ex- emplet 1. En metod för att ladda såsom visas i Fig. 3A användes väsentligen.

(Kolirmehållet)/ syreinnehållet) (molförhållande) var 1,2 eller mer.

Uppfinningsexempel 1 I detta uppñnningsexempel laddades ett jârnoxidskikt med en tjocklek på 50 mm och ett reduktionsmedelsskikt med en tjocklek på 50 mm i form av sam- lindade spiraler. En cylindrisk reaktionsbehållare användes med en höjd av 1 ,8 m och med en innerdiameter av 40 cm. En blandning av kokspulver med en partikelstorlek av upp till l mm och 16 massprocent kalksten med en medelpar- tikelstorlek på omkring 95 um användes som reduktionsmedelspulver. Pulveri- serat glödskal med en partikelstorlek på upp till 0,1 mm (efter pulverisering sik- tades glödskalet). Det erhållna glödskalet innefattade 40 massprocent av partik- lar som kan passera genom sikt på 60 um) användes som jårnoxidpulver. Både 528 252 32 glödskalspulver och kokspulver hade en medelpartikelstorlek inom intervallet 0,05 till 10 mm.

En anordning för att ladda material såsom visas i Fig. 4A användes. Laddningen utfördes enligt följande: Höjden pá öppningen ßr utloppet 15 för jârnozridpulver anpassades till 50 mm. Höjden på öppningen för utloppet 16 för reduktionsme- delspulver anpassades också till 50 mm. Den roterbara laddningscylindem 14b användes med en rotationshasüghet av 4 varv per minut och med en stignings- hastighet av 400 mm /min.

Som ett resultat av laddningen uppnåddes laddade samlindade spiraler, var och en med 17 varv, vari jârnoxidskiktet hade en tjocklek på 50 mm och skíktet med fast (pulver) reduktionsmedel hade en tjocklek på 50 mm. Den laddade jårnoxi- den vägde 339 kg.

Uppfinningsexempel 2 I detta uppfinningsexempel laddades ett jârnoxidskikt med en tjocklek av 35 mm och ett reduktíonsmedelsskikt med en tjocklek av 65 mm i form av samlin- dade spiraler. Jårnoxid och fast reduktionsmedel laddades med samma reak- tionsbehållare, pulver-material och anordning för laddning av material som i Uppfinningsexemplet l. Laddningen utfördes enligt följande: Höjden för öpp- ningen för utloppet 15 för jâmoztidpulver anpassades till 35 mm. Höjden på öppningen för utloppet för reduktionsmedelspulvret 16 anpassade till 65 mm.

Den roterbara laddningscylindern 14b användes med en rotationshastighet av 4 varv per minut och med en stigningshastighet på 400 mm / min.

Som ett resultat av laddningen uppnåddes laddade samlindade spiraler, var och en med 17 varv, vari jårnoxidskiktet hade en tjocklek på. 35 mm och skiktet med fast reduktionsmedel hade en tjocklek på 65 mm. Den laddade jåmoxiden vägde 237 kg. 528 252 33 Uppfirmixxgsexempel 3 I detta uppfmningsexempel laddades ett järnoxidsldkt med en tjocklek av 60 mm och ett reduktionsmedelsskikt med en tjocklek av 40 mm i form av samlin- dade spíraler. Järnoxíd och ett reduktionsmedel laddades med samma reak- tionsbehàllare, pulvermaterial och anordning för att ladda material som i Upp- finnirxgsexemplet l. Laddningen utfördes enligt följande: Höjden pà öppningen för utloppet 15 för jåmoxidpulver anpassades till 60 mm. Höjden på öppningen för utloppet 16 för reduktionsmedelspulver anpassades till 40 min. Den roterba- ra laddningscylindern 14b användes med en rotationshasfighet på 4 varv per minut och med en stigningshastíghet av 400 mm/min.

Som ett resultat av laddningen uppnåddesladdade samlindade spiraler, var och en med 17 varv, vari jârnoxidslciktet hade en tjocklek på 60 mm och skiktet med fast reduktíonsmedel hade en tjocklek på 50 mm. Den laddade jâznoztiden vägde 406 kg.

Uppfinningsexempel 4 l detta uppfinningsexempel laddades ett jârnoxidskikt med en tjocklek av 25 mm och ett reduktionsmedelsskikt med en tjocklek av 25 mm i form av samlin- dade spiraler. Jârnoxid och ett reduktionsmedel laddades med samma reak- tionsbehållare, pulver-material och anordning för att ladda material som i Upp- finningsexemplet 1. Laddningen utfördes enligt följande: Höjden på öppningen för utloppet 15 för jârnoxidpulver anpassades till 25 mm. Höjden på öppningen för utloppet 16 för reduktionsmedelspulver anpassades även till 25 mm. Den _ roterbara laddningscylindern 14b användes med en rotationshastighet på 4 varv per minut och med en stigningshastighet av 200 mm/ min.

Som ett resultat av laddningen uppnàddes laddade samlindade spiraler, var och en med 34 varv, vari järnoxidskiktet hade en tjocklek på 25 mm och skiktet med fast reduktionsmedel hade en tjocklek på 25 mm. Den laddade jânxoxiden vägde 339 kg. 528 252 34 Uppñnningsexempcl l detta uppfinningsexempel laddades ett jåmoxidskikt med en llæklek av 57 ,5 mm och ett reduktionsmedelsskikt med en tjocklek av 50 mm. Jårnoxid och ett reduktionsmedel laddades med samma reaktionsbehållare, pulvermate- rial och anordning för att ladda material som i Uppfinningsexemplet 1. Ladd- ningen utfördes enligt följande: Höjden på öppningen för utloppet 15 föflåmfïx' idpulver anpassades till 57,5 mm. Höjden på öppningen för utloppet 16 för re- duktionsmedelspulver anpassades även till 50 mm. Den roterbara laddningscy- lindern l4b användes med en rotationshastighet på 4 varv per minut och med en stigningshastíghet av 430 mm/min.

Som ett resultat av laddningen uppnáddes laddade samlindade spiraler, var och en med 16 varv, vari jârnoazidslciktet hade en tjocklek på 57,5 mm och skiktet med fast reduktionsmedel hade en tjocklek pá 50 mm. Den laddade jârnoxiden vägde 366 kg.

Vanligt exempel 1 l detta exempel utfördes laddning i cylindrisk form enligt ett känt förfarande såsom visas i Fig. 1 . Samma reaktionsbehållare som i EXEMPEL 1 användes- Järrloxidpulver laddades i form av en cylinder med en tjocklek på 57,5 mm och med en ytterdiameter av 310 mm. Ett reduktionsmedelspulver laddades kring jârnoxidskiktet (innefattande cylinder-ns insida). Samma reaktionsbehàllare och pulvermaterial som i Uppfinningsexempel 1 användes. (Kolinnehållet) / (syre- innehållet) (molförhállande) i behållare var ca 2,2.

Reduktionsbehandlingen utfördes med en tunnelugn. Den erforderliga tiden för reduktion undersöktes.

Tabell 3 sammanfattar resultaten.

Tiden som krävdes för reduktioncn visar på. en kvarhållxiingstid vid en förbrän- ningszon (1 150°C) för att framställa jâmsvamp med en renhet av 95% eller mer. 528 252 35 Produktion per timme representerar ett värde erhållet genom att dividera den laddade jâmoxidens vikt med den tid som krävs för redukfionen.

Såsom visas i Tabell 3 förbättrar metoden enligt föreliggande uppfinning väsent- ligen produktiviteten, jämfört med det vanliga förfarandet.

Tabell 3 uppfinnmge- uppfinninge- Uppflnnmge- uppfinnmge- uppfinninsn- Vwflist exempel 1 exempel 2 exempel a exempel 4 exempel s exempel 1 mena ß: xeda- Laddning: mannen epiralmm Lflddniflx i me; eynnnfiek form 'qeemek ev jameflaefim so as so 25 51,5 51,5 (mm) Tjocklek av re- auxefienemeaele- so as 40 25 so e so =kikt (mm) vmevjnnwea _ ng ass 231 wa sas ass 221 Reauxueneaa (tig) 62 sz 1s 40 14 '15 hmmm: “ am. (kg/n) 5,46 4,55 5,22 a,41 4,94 sm EXEMPEL 3 Uppfinningsexempel 6 Ett skikt bestående av reduktionsmedelspulver 13 (kokspulver) anordnades med en tjocklek på 30 mm i bottnen av reaktionsbehållaren 11 med hjälp av anord- níngen för att ladda material såsom visas i Fig. 4A. Jâmoxidpulver 12 (glödskal) och reduktionsmedelspulver 13 laddades kontinuerligt till bottenskilctet, så att varvade skikt av jârnoxidpulver och reduktionsmedelspulver bildades och så att varje skikt var i form av en spiral, jårnoxidskiktet med en tjocklek på 40 mm och reduktionsmedelsskiktet med en tjocklek på 50 mm, under det att den ro- terbara laddningscylindern 14b roterades med utloppet 15 för jårnoxidpulver och utloppet 16 för reduktíonsmedelspulvret stigande uppåt. Slutligen laddades reduktionsmedelspulvret 13 (kokspulver) vid toppen av reaktionsbehållaren 1 1. l denna laddning var molförhâllendet mellan kolinnehållet i reduktionsmedlet 528 252 36 och syreinnehållet i järnoxiden 1,6. Samma förhållanden som i EXEMPEL 2 an- vändes utöver vad som beskrivits ovan.

Jämförande exempel 1 Laddning i form av horisontella skikt såsom visas i Fig. 8 utfördes. I detta ex- empel utfördes laddning enligt följande förfarande: l materialladdnirigsanord- ningen 14 såsom visas i Fig. 4A laddades reduktionsmedelspulver 3 (kokspul- ver) för att bilda ett skikt med en tjocklek på 50 mm. Sedan laddades jårnoxid- pulver 12 (glödskal) på reduktionsmedelsskiktet för att bilda ett skikt med en tjocklek på 40 mm. Denna laddningsprocedur repeterades till dess skikten nåd- de den övre änden av reaktionsbehâllaren 11, förutsatt att reduktionsmedels- pulvret 13 (kokspulver) laddades vid den övre änden av reaktionsbehållaren l 1.

Molförhållandet mellan kolinnehållet i reduktionsmedlet och syreinnehàllet i järnoxiden var 1,6. ß Vanligt exempel 1 Laddning i en cylindrisk form såsom visats i Fig. 1A och lB utfördes som i det Vanliga exemplet 1 EXEMPEL 2, men (kolinnehållefl/(syreinnehållet) (molförhål- lande) var 2,5.

Härefter placerades den värmebeständiga reaktionsbehållaren 1 1 innehållande materialen på en vagn och kördes genom en tunnelugn för att värma och redu- cera jârnoxid. Tunnelugnen som användes hade en total längd på 100 m, och den atmosfäriska temperaturen anpassades till 1 l50°C vid mittzonen med en längd av 40 rn. Tabell 4 sammanfattar resultaten av förfarandena med att fram- ställa järnsvamp med en renhet på 97 massprocent under dessa förhållanden.

Som klart framgår av Tabell 4, i detta exempel av föreliggande uppfinning, var vagnhastigheten var 1,3 m /tim jämfört med 1,1 m/tim i det vanliga exemplet och var sålunda 18% snabbare än i det vanliga exemplet. Mängden laddat glöd- skal var 256 kg per behållare jämfört med 220 kg per behållare i det vanliga ex- emplet, och var således 16% större än i det vanliga exemplet. Som ett resultat förbättrades produktiviteten med så mycket som 38%. Mängden värme per 528 252 37 massenhet jârnoxid som krävs för uppvärmning kan minskas från 1 1470 MJ / ton till 8,820 MJ /ton med så. mycket som 30%.

Tabell 4 Uppfinnings- Jämförande Vanligt 0321111161 2 exempel 6 exempel l _ Laddningsmetod Laddning i Horisontellt Laddning i cylind- samlindad varvad laddning risk form spiralform Vagnhastighet 1,3 1,3 1,1 lm/fiml Mängd laddat glödskal 256 256 220 gkgLbehåflare) Kvarhállningstid vid l150°C (timl 3048 30,8 36,4 Vårmeförbrukm- Lgrad (Majum) ' 8820 8820 1 1470 EXEMPEL 4 Jåmsvamp framställdes med en anordning för att ladda material såsom visas i Fig. 5. Samma material som i EXEMPEL 2 användes. Den utskjutande delen 14c hade en halvcirkulâr form (sektor med en mittvínkel på omkring l80°). En reaktionsbehållare med en innerdiameter av 400 mm och en höjd på. 2000 mm användes. En avsättning av slagg som bildades genom en reaktion och vidhåf- tade (maxhöjden var omkring 20 mm) avlâgsnades med avsikt inte, och den ro- terbara laddningscylindern infördes. Den roterbara laddningscylinderns huvud- kropp hade en ytterdiameter av 310 mm (7 7,5% av behållarens innerdiameter).

En virtuell cirkel vid det horisontella tvârsnittet av den utskjutande delen hade en diameter av 360 mm (90% av behållarens innerdiameter).

Den roterbara laddningscylindern kan flyttas till en motstáende sida när den» främre änden kom i viss kontakt med avsâttningen eller reaktionsbehållaren; den roterbara laddningscylindem kunde därför införas till reaktionsbehàllarens botten utan problem, och det föreligger inga problem när laddningsmaterial, dvs. 260 kg jårnoxidpulver, laddades utan problem (ett skikt bestående av järn- 528 252 38 oxid hade en tjocklek på 50 mm, och ett skikt bestående av reduktionsmedel hade en tjocklek på 30 mm).

Efter laddning utfördes reduktion problemfxitt med en tunnelugn på. samma sätt som i EXEMPEL 2. Som ett resultat producerades en massa av jårnsvamp med en spiralform med en renhet på 95 massprocent.

EXEMPEL 5 J ärnsvamp framställdes enligt Uppfinningsexemplen 7 till 1 1, Jämförande ex- empel 2 och Vanligt exempel 3. En metod för att ladda såsom visas i Fig. 6 an- vândes.

I detta exempel pulveriserades jårnoxidpulver bestående av glödskal och/ eller järnmalm och siktades för att anpassa partikelstorlek och användes sedan som huvudmaterial. Reduktionsmedelspulver bestående av åtminstone en av en en- kel substans eller en blandning av kokspulver, ”chañ kolpulver, trråkolspulver och liknande pulveriserades och siktades för att anpassa partikelstorleken och användes sedan material. Allt material hade en medelpartikelstorlek på omkring 70 :in 90 pm.

En anordning användes med en roterbar laddningscylinder såsom visas i Fig. 14. Förfarandet utfördes genom följande procedur: Reduktionsmedelspulvret 13 anordnades vid bottnen av reaktionsbehállaren 11 och jârnoiridpulvxet 12 och reduktionsmedelspulvret 13 laddades i form av samlindade spiraler medan den roterbara laddningscylindern l4b i materialladdníngsanordningen 14 roterades och den flyttades samtidigt uppåt med en konstant hastighet. Laddningen ut- fördes till den övre änden av reaktionsbehållaren 1 1, förutsatt att den övre ån- den av reaktionsbehållaren 11 laddades med reduktíonsmedelspulvret 13. För att ta ut en produkt (järnsvamp) ur behållaren, för att hindra jârnsvarnp fràn att fastna på behållaren, och för att öka effektiviteten av gasditfusion laddades den centrala mittdelen och den perifera delen nåra väggen med ett reduküonsmedel. 528 252 39 Vanligt exempel 3 I detta exempel användes en vanligt process för laddning enligt Pig. 1. Ett järn- oxidskikt med en ytterdiameter av 310 mm, en innerdiameter av 200 mm och en längd på 1600 mm anordnades i en vârmebestândig reaktionsbehállare 1 (in- nerdiameter: 400 mm, längd: 1800 mm) (förutsatt att den återstående delen laddades med ett reduktionsmedel). (Kolinnehálletj/ (syreixinehållet) (molförhål- lande) var 2,2 i behållaren. Når renhetsmålet var 97,0 massprocent, var reduk- tionstiden 53 timmar (1 150°C, hârefter utfördes alla redaktioner vid samma temperatur).

Uppfinningsexempel 7 I detta exempel utlördes samlindad spiralladdrling. Ett jårnozzidslrikt hade en ytterdiameter av 390 mm, en ínnerdiameter av 60 mm, en tjocklek på 60 mm och en spiralfonn. Ett reduktionsmedelsskikt hade en tjocklek på 45 mm och en spiralform. Reduktionsmedelsskiktets ytterdiameter och innerdiameter var samma som för jârnoixidslciktet. Jârnoxidsldktet och reduktionsmedelsslciktet formades samtidigt. Molförhållandet mellan (kolinnehållet i reduktionsmed- let) / (syreinnehâllet ijårnoxíden) var 0,8 i den cylindriska mellanliggande delen.

(Kolinnehållefi/ (syreinnehàllet) (molßrhållande) var 1,2 ialla laddade material.

Som ett resultat ökades mängden laddat material med 35% jämfört med det vanliga exemplet 3. Reduktionstiden var så kort som 60 timmar. Den erhållna jårnsvampen fäste inte till innerytan på behållaren och avlågsnades enkelt från behållaren.

Uppfmningsexempel 8 I detta exempel utfördes samlindad spiralladdning. Ett jârnoxidskikt hade en ytterdiameter av 365 mm, en innerdiameter av 100 mm, en tjocklek på 60 mm och en spiralform. Ett reduktionsmedelsskikt hade en tjocklek på 28 mm och en spiralform. Reduktionsmedelsskiktets ytterdiameter och inncrdiameter var de- samma som vid jämoxidskiktet. Jârnoxidskiktet och reduktionsmedelssldktet anordnades samtidigt. Moltörhållandet mellan (kolinnehållet i reduktionsmed- let)/ (syreinnehàllet i jârnoxiden) var 0,5 i den cylindríska mellanliggande delen.

Molförhållandet mellan kolinnehållet och syreinnehâllet var 1 ,2 i alla laddade 528 252 40 material. Som ett resultat ökades mängden laddat material med 35% jämfört med det vanliga exemplet 3. Reduktionstiden var 59 timmar. Den erhållna jäm- svampen fäste inte till behállarens inneryta och kunde enkelt avlägsnas från behållaren.

Uppfinningsexempel 9 I detta exempel utfördes samlindad spiralladdning. Ett jårnoxidskikt hade en ytterdiameter av 350 mm, en ínnerdiameter av 100 mm, en tjocklek på 60 mm och en spiralform. Ett reduktionsmedelsskikt hade en tjocklek på 17 mm och en spiralform. Reduktionsmedelsskiktets ytterdiameter och innerdiameter var de- samma som för jârnozddskiktet. Järnoxidslriktet och reduktíonsmedelsskiktet anordnades samtidigt Molförhàllandet mellan (kolírmehállet i reduktionsmed- xen/(syrannenåue: i jamoxiaen) var 0,3 iden cyundfiska menamigganae delen.

Molförhållandet mellan kolinnehållet och syreinnehàllet var 1,2 i alla laddade material. Som ett resultat ökades mängden laddat material med 35% jämfört med det Vanliga exemplet 1. Reduktionstiden var 70 timmar. Den erhållna jäm- svampen fäste inte till behållarens inneryta och kunde enkelt avlägsnas från behållaren. Reduktionstiden var emellertid jämförbar med den i det Vanliga ex- emplet 3, även vad gäller ökningen.

Uppfinningsexempel 10 I detta exempel utfördes samlindad spíralladdnizig. Ett jårnoxidslcikt hade en ytterdiameter av 375 mm, en irinerdiameter av 100 mm, en tjocklek på 60 mm och en spiralform. Ett reduktionsmedelsskikt hade en tjocklek på 45 mm och en spiralform. Reduktionsmedelsskilctets ytterdiameter och innerdiameter var de- samma som för jârnoxidskiktet. Järnoxidslciktet och reduktionsmedelsskiktet anordnades samtidigt. Molförhâllandet (kolinnehållet i reduktionsmedletl/ (syre~ innehållet i jârnoxiden) var 0,8 i den cylindriska mellanliggande delen. Molför- hållandet mellan kolinnehållet och syreinnehållet var 1,5 i alla laddade materi- al. Som ett resultat ökades mângden laddat material med 20% jämfört med det Vanliga exemplet 3. Reduktionsfiden var dock 59 timmar. Den erhållna järn- svampen fäste inte till behållarens inneryta och kunde enkelt avlägsnas från behållaren. Uppfinningsexemplet 7 med ett lågt molförhållande för (kolinnehål- 528 252 41 let) / (syreirmehållet) i behållaren motsvarade en högre produktionseflektivitet per reduktionsüd jämfört med detta exempel. Detta exempel visade dock ut- märkta resultat jâmiïirt med det vanliga exemplet.

Uppfiziningsexempel 1 1 I detta exempel udördes samlindad spiralladdníng. Ett jårnflxídslfiikt 118-40 G11 ytterdíameter av 395 mm, en innerdiameter av 40 mm, en tjocklek på 60 mm och en spiralforrn. Ett reduktionsmedelsslcikt hade en tjocklek på 45 mm och en spiralforrn. Reduktionsmedelsskiktets ytterdiameter och innerdiameter var de- samma som för jârnoxidskiktet. Jâmoxidskiktet och reduktionsmedelsskiktet anordnades samtidigt. Moliörhàllandet (Gcolinnehållet i reduktionsmed- let) Ksyreinnehållet i jårnoxiden) var 0,8 iden cylindriska mellanliggande delen.

Molförhållandet mellan kolinnehållet och syreinnehållet var 1 ,1 i alla laddade material. Som ett resultat ökades mängden laddat material med 40% jämfört med det Vanliga exemplet 3. Reduktionstíden var 78 timmar. Den erhållna järn- svampen fäste inte till behållarens inneryta och kunde enkelt avlägsnas från behållaren. I detta exempel förlängdes reduktionstiden. Reduktionstíden var jämförbar med den i det Vanliga exemplet 3, även med avseende på ökningen.

Tabell 5 sammanfattar resultaten.

Tabell 5 Vanligt Uppñnnings- Uppñnninge- Uppflnnings- Uppfinnlnge- Uppñnniflåfl' Exempel 3 exempel 7 exempel 8 exempel 9 HMIIPCI 10 610111701 11 nerna m: Laddning i ' laddning cylíndrifl: Llddníng i tlmlindld spifllfotm 'om .

Laddningeris Yflíßfdíflmeæf 310 390 365 350 375 395 lmm) Laddningene innerdiametfl' 200 _ 60 100 100 100 40 (mm) 'tjocklek påjârn- olddslcíkt (mm) 55 60 60 60 60 60 'lfioeklek på re- dukflønsmedels- 2 50 45 28 ~ 17 45 45 814114 (Nm) 528 252 42 vmngi uppfimiw- uypflnninga- Uppfinninsø- Uvvfiflfliflßß- UPPWW* Exempel 3 exemgel 7 exempel 8 exemjel 9 016024 10 i “WW n nermander manen 2.2 1.2 1.2 1,2 1,5 1.1 Mollbrhållande vid cyunanu -- 0,8 0.5 0,3 " 0,8 0-8 mellanliggande aa Jmnmvik: (fel-av: mun 1 1,35 1,35 1,35 1,2 1-4 (om) sa 60 59 70 59 78 Pfoauxfivim t ygfimme* 0,019 ' 0,023 0,023 0.019 0,020 0.018 * (Järnoxidvikt (relativt förhållandeß/ (Reduktionstid (tim)) Industriell tíllârnpbarhet Såsom har beskrivits ovan kan enligt föreliggande uppfinning jârnsvamp fram- ställas med hög produktivitet och hög kvalitet (exempelvis med en renhet av 97% eller mer) genom att använda tekniken med samlindad spiralladdning. Ef- tersom en struktur, bildad genom laddning av material i en reaktionsbehållare, enkelt och snabbt kan förändras till en önskad struktur kan kvalitet, kvantitet och reduktionstid enkelt anpassas. Följaktligen, kan produktionsefiektívitßtfln förbättras avsevärt. Som ett resultat kan jârnsvamp med höS Yenhet *inverka-S till låg kostnad.

Claims (18)

528 252 43 Pategtlcrav

1. En metod för framställning av jâmsvamp irmefattande: . ett Iaddningssteg innefattande laddning av jârnoatidpulver och reduk- tionsmedelspulver i en reaktíonsbehàllaze; och ett reduktionssteg innefattande reduktion av jâxnoxidpulvret i 199-1950118' behållaren för att producera en massa av jârnsvamp gerwfil “Plïvålmninßm från utsidan av reakfionsbehållaren, vari jârnoiridpulvret och reduktionsme~ delspulvret i laddningssteget laddas så, att varvade skikt av jârnofiåPlflmt °°h reduktionsmedelspulvret bildas och så att vart och ett av skikten år i form' av en spiral.

2. Meeed far framställning evjänesvemp enfigc mv 1, ved Jäfnwfidpulmf den fedukfienemedelepulvref i :eddningeefegee leddes så, att släkten av reduk- tionsmedelspulwet âr anordnade vid en inre sidoyta av reaktionsbehållaren (kallad "perifer del') och anordnade vid en central del längs den Veflíkfllß- mittaxelnoch sáattdevarvade skikteniform avspiraleråranordnadeviden dei (kened "meuendery anden an delen ev examen belägna vid den inre sidvytßn och vid den centrala delen. '

3. Metod för framställning av jârnsvamp enligt krav 1, vari järnoxidpulvret innefattar ànninstone ett val ur gruppen bestående av järnmalm, glödskal och järnoxídpiilver återvunnet från en spillösrning från betning. '

4. Metod för framställning av jârnsvarnp enligt krav 1, vari reduktionsme- delspulvret innefattar åiminstone ett val ur gruppen bestående av koks, ”char” och kol.

5. Metod för framställning av jårnsvamp erzligt krav 1", Vafi 011 källa av en koldioxidgas tilliörs till reduktionsmedelspulvret.

6. Metod för framställning av jârnsvamp enligt krav l, vari uppvärmnings- temperaturen år mellan I000°C och 1300°C i reduktionssteget. 528 252 44

7. Metod för framställning avjârnsvamp enligt krav 1» Vflfi tlflflklekfifna för skikten av j ärnozddpulver och reduktionsmedelspulver i laddningssteget âr vari- erbara när skikten bildas i form av spiraler. i

8.' Metod för framställning av járnsvamp enligt krav l, vari måflßflflmß- läm' oxidpulver och redukfionsmedelspulver i reaktionsbehállaren i laddningssteget regleras så, att molförhållandet mellan kolinnehållet i reduktionsmedelspulvret och syneinnehållet i jârnoiddpulvret år åtminstone 1,1.

9. Mama far fi-amsrannsng av jamsvmp enlig: mv 2, mi månaderna järn- oxidpulver och reduktionsmedelspulver i reakfionsbehállaren i laddningsstaeget regleras så. att molforhållandet mellan kolinnehállet i mduktionsmedelspulvret och syreinnehàllet i jârnoaddpulvzet är åtminstone 1, 1.

10. Metod for fi-amsfånmng avjarnsvamp enligt mv 9, vari mänsdemaiärfl- , oxidpulver och redukfionsmedelspulver i laddningssteget i den mellanliggande delen regleras så, att moforhållandet mellan kolinnehållet i :eduktionsmedels- pulvret och syreinnehållet 'i järnozddpulvret år åtminstone 0,5.

11. l 1. Metod för framställning av reducerat jâznpulver, innefattande följande steg: pulverisezing av jârnsvamp framställd genom metoden enligt krav l; re- duktion av det erhållna pulveriserade järnet; och återpulveriseringav det er- hållna reducerade järnet.

12. Jârnsvamp kånneteckziad av att den år i form av en spiral.

13. Jårnsvamp, framställd genom reduktion av järnoxidpulver i en reaktions- behâllare med reduktionsmedelspulver, kânnetecknad av att jârnsvampen har en spiralform.

14. Jåmsvamp, framställd enligt metoden i patentkravet 1, kännetecknad av att jårnsvampen har en spiralforxn. 528 252 45

15. -Jërrisvamp enligt något av kraven 12, 13 eller 14, vari jårnsvfimPfll har ett metalliskt jârninnehâll åtminstone 97 massproeent.

16. Materialladdningsanordning för laddning av material som används 151' framställning av jârnsvamp i en behållare, där materialen ârÅåITIOXiÅPI-llvef °°h reduktionsmedelspulver, varvid anordningen innefattar: _ en laddare i stånd att rotera och vertikalt förflyttas i behållaren när lad- daren âr placerad i behållaren; _ ett utlopp för järnoxidpulvret och ett utlopp för redukfinßmedßlsllulvfet» där dessa utlopp âr anordnade vid laddarens botten och i stånd att rotera till- sammans med laddaren.

17. ' Materialladdningsanordning lör laddning av material som används 151' framställning av jårnsvamp i en behållare enligt krav 14, Vfifi ÖPPÛDZSYWUW för utloppet för jârnoxidpulvret och utloppet för reduktionsmedelspulvret kan vara varierbara.

18. Materialladdningsanordriing för laddning av material som används för framställning av jårnsvamp i en behållare enligt krav 14, vari laddaren innefat- tar: _ en cylindrisk huvudlcropp med en diameter av upp till 85% av bChåUfl-NHS innerdiameter; och 4 en nedre ände bestående av en del av en cylinder, där horisontalsnittet av cylindern »âr en cirkel med en diameter av 90% till 95% av behållaren: innerdi- ameter, varvid horlsontalsnittet av den nedre delen har formen av en sektor in- nefattande cirkelns mitt en del av eirkels omkrets, eller har en form omslutande sektorn.