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Procédé de réduction d'oxydes métalliques par les gaz.
On a proposé de nombreux procédés pour extraire le fer de ses minerais sans recourir au carbone solide (coke), par réduction directe par des gaz tels que l'oxyde de carbone, l'hydrogène, les hydrocarbures ou leurs mélanges. Les méthodes proposées ne s'avérèrent pas avantageuses en pratique. Un procédé pratiquement utilisable doit permettre une réduction rapide et complète du minerai et une utilisation profitable des gaz de réduction, et il faut qu'on puisse l'exécuter par des moyens simples, sans. appareil volumineux ou compliqué. Les procédés qu'on connaissait jusqu'ici d'opérer la réduction par le gaz ne répondent cependant pas à ces conditions, surtout à cause de leur faible vitesse de réduction. Cette allure défavorable de la réduction par les gaz est montrée, à la fig.l.
Choisies dans un grand nombre de dia grammes se rapportant à de nombreuses expériences faites par l'auteur avec des minerais les plus divers dans l'oxyde de carbo-
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ne pur, les courbes de trois oxydes de fer, très dissemblables dans leurs propriétés chimiques et physiques, sont ici reproduites : la ligne 1 montre la réductibilité d'un oxyde de fer en division très fine (exécuté selon Brand), la ligne 2, celle d'un minerai très pauvre de la région de Salzgitter, contenant 30 % de fer, et la ligne 3, celle d'un minerai dense de Kiruna, avec une teneur de 60 % de fer. L'abscisse indique le degré de réduction en pour cent, et l'ordonnée le pourcentage de la teneur en acide carbonique dans la phase gazeuse.
La chute d'abord rapide des courbes montre que l'allure de réduction et la quantité de gaz transformé en un temps donné s'élèvent, au début de la réduction, à un degré de réduction allant jusqu'à environ 35 % pour l'oxyde de fer pur, et jusqu'à environ 20 à 30 % pour les minerais, selon leur qualité. La continuation presque horizontale des courbes démontre cependant que, même pour l'oxyde de fer pur, commencent alors un fort ralentissement de la réduction et une forte diminution de la transformation du gaz, au point que même dans ces conditions favorables, une réduction complète ne serait possible qu'au bout d'un temps très long, et seulement au moyen de gaz réducteurs qui ne contiennent pas encore de produits d'oxydation, tels que la vapeur d'eau et l'acide carbonique.
Cette diminution brusque de l'allure de réduction commence dès qu'une couche de fer métallique s'est formée sur le minerai. Les gaz réducteurs ne peuvent traverser que lentement cette couche de fer métallique ;en conséquence les gaz réducteurs ne peuvent plus se transformer pendant l'unité de temps qu'en très faible quantité. En éliminant les gaz - acide carbonique et vapeur d'eau qui se dégagent à la réduction, et en faisant accouplir par les gaz un circuit, on peut obtenir, il est vrai, une utilisation intégrale des gaz réducteurs, mais l'appareil à ce nécessaire est si grand, les procédés sont si compliqués et si onéreux, qu'ils n'ont pas trouvé d'application pratique jusqu'à présent et que, vraisemblablement, il y a peu de chance qu'ils ae généralisent.
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On a déjà essayé aussi d'obtenir une réduction complète et plus rapide en séparant le carbone des gaz réducteurs à base de carbone, le carbone devant opérer alors la réduction par réaction sur la partie de minerai non encore réduit. Il a été proposé ainsi (brevet français 562..658) d'ajouter des fondants au minerai et, tout en le maintenant en mouvement à une température s'élevant toujours, mais qui soit inférieure à la température de frittage du minerai, de le mettre en contact, en contre-courant, avec un gaz. riche en carbone. Ainsi, à basse température - à partir de 250 environ - l'hydrogène présent dans le gaz doit former d'abord à. la surface des grains du minerai, une petite quantité de fer métallique, celui-ci faisant alors, par catalyse, que du carbone se aépare du gaz.
La température augmentant, ce carbone réagit sur le minerai, et forme du fer pur, lequel à son tour doit faire office de catalyseur pour séparer du carbone. La température étant toujours plus poussée, cette séparation de carbone du gaz. et cette réaction du carbone sur le minerai non réduit se répètent jusqu'à ce que tout le fer soit réduit en métal. Ici encore, le gaz est très mal utilisé. Pour arriver à séparer le carbone, il est nécessaire de réduire en métal la surface des grains du minerai. Etant donné les basses températures qui règnent dans le four de réduction lorsque le minerai y est introduit, le fer métallique ne peut se former que par des gaz qui ne contiennent qu'un faible pourcentage d'acide carbonique et de vapeur d'eau.
La zone où règne une température d'environ 250 C est située à la sortie du four. Les gaz. arrivant à cet endroit sont encore très chargés de matières réductrices, mais une faible fraction seulement peut en être utilisée dans cette zone, à cause de la faible allure de réaction à ces basses températures.
Selon une autre proposition connue (brevet américain 1370915) les minerais réchauffés par les gaz sortants à une température de réduction de 800 - 900 , sont réduits par les gaz réducteurs,
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jusqu'à ce que 75 % environ du fer contenu dans le minerai soient désoxydés et qu'il en reste encore 25 % sous forme d'oxyde. Cette masse est refroidie alors par contact avec les gaz réduits chargés de carbone, ceux-ci devant céder en même temps du carbone en grande quantité à l'éponge refroidie. Enfin, ce mélange d'épon- ge carburée et de minerai non réduit est fondu et la partie restante du minerai se trouve réduite par le carbone. Dans ce procédé aussi, l'utilisation du gaz est très mauvaise.
Car tel que le montrent les courbes de réduction de la fig.l, une réduction à l'état métallique, poussée si loin préalablement à la carburation, va de pair avec une transformation imparfaite des gaz.
Le procédé proposé selon l'invention permet d'obtenir une réduction rapide et complète des minerais de fer, aussi bien qu' une utilisation parfaite des gaz.
D'abord le minerai est réduit par un mélange gazeux jusqu'à un degré de réduction de 20 - 30 %. Dans ce mélange gazeux, la quantité de produits d'oxydation (acide carbonique et vapeur d'eau) doit être mesurée ainsi, qu'elle soit située dans le champ limité. par les lignes pour Fe304/FeO et FeO/Fe dans le diagramme d'équilibre connu pour le système Fe-0. (cf. Landolt-Börnstein "Chemisch-physikalische Tabellen" Supplément 3, volume 3, page 2556). On peut cependant rester légèrement en dessous de la ligne FeO/Fe. Du carbone est cédé ensuite à la masse réduite, en présence de catalyseurs, et enfin la réaction du carbone séparé, très réactif, sur le minerai encore imparfaitement réduit, opère la réduction complète.
Une condition essentielle pour la réussite du procédé est que les minerais réchauffés et grillés ne soient réduits que jusqu'à un degré de réduction de 20 - 30 %, par un mélange gazeux contenant suffisamment de produits d'oxydation pour que du métal ne puisse se former, ou qu'il ne puisse s'en former que dans une faible mesure, et qu'alors la continuation de la réduction ait lieu par l'action du carbone cédé par le gaz.
Car par la dissocia-
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tion de carbone avant que ne se forme le métal, on évite le ralentissement de l'allure de réduction, ralentissement qui se produit lorsque se forme le métal et on évite de même la mauvaise transformation de gaz. qui va de pair avec ce dernier phénomène on obtient non seulement une réduction parfaite et un raccourcissement du temps de réduction, mais encore une utilisation tellement parfaite du gaz. que, pratiquement, tout le gaz utilisé pour la réduction est décomposé en acide carbonique et en vapeur d'eau, sans que le gaz doive être régénéré et remis en circuit. Comme. gaz. réducteur, il est fait usage de gaz contenant de l'oxyde de carbone et autres carbures, comme le méthane ou autres hydrocarbures ou leurs mélanges.
La réduction selon l'invention se passe donc en trois phases.
La fig. 2 montre en schéma la marche du minerai et du gaz. A la première phase, le minerai réchauffé et grillé entre en contact avec les gaz venant de la zone de carburation IIe phase), lesquels contiennent des produits d'oxydation dans les quantités indiquées ci-dessus, et il est réduit par ces gaz jusqu'à un degré de réduction de 20 - 30 %. Le gaz employé ne peut réduire en fer les oxydes du minerai, mais il réussit cependant encore à opérer la réduction du minerai jusqu'à un degré de réduction de 20- 30 %. De nombreuses expériences sur les minerais les plus divers ont prouvé qu'avec un mélange gazeux contenant déjà 33 % d'acide. carbonique, l'allure de réduction jusqu'à un degré de réduction de 20 - 30 %, n'était presque pas inférieure que lorsqu'on se servait d'un gaz. libre de produits d'oxydation.
Le fait remarquable que ce gaz, quoique déjà transformé en grande partie, est ca- pable de réduire à pareille allure l'oxyde de fer contenu dans le minerai, est montré à la fig.3, où l'on peut voir aussi que la transformation du gaz. va si loin que, pratiquement, la totalité du gaz peut être transformée. Cependant, en général, on se contentera de n'utiliser le gaz. que jusqu'à un point tel qu'il reste
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suffisamment d'oxyde de carbone et d'hydrogène dans le gaz pour obtenir, de manière connue, par la combustion de ces gaz dans l'air ordinaire ou enrichi d'oxygène, ou dans l'oxygène, la chaleur nécessaire pour le grillage des minerais et leur échauf- fement pour la zone de réduction.
Dans cette première phase, la température sera en dessous de la température de frittage du minerai et, selon la qualité du minerai, elle comportera environ 1100-800 C., une chute de la température se produisant depuis le moment de l'introduction du minerai jusqu'à la phase suivante. Cette diminution de la température est propice à une bonne transformation du gaz, attendu que, on le sait, l'équilibre entre le peroxyde de fer et la solution cristallisée de protoxyde de fer dans le peroxyde de fer se déplace vers des valeurs plus élevées d'acide carbonique et de vapeur d'eau, à mesure que la température s'élève. Ainsi est obtenue encore une meilleure utilisation du gaz.
Par le fait que le gaz ne forme pas de fer métallique dans la zone de réduction, on a encore l'avantage particulier que l'arsenic et l'antimoine qui peuvent se trouver dans le minerai sont complètement volatilisés dans cette zone. On sait que l'arsenic et l'antimoine ne se volatilisent qu'en l'absence de fer métallique. Il ne peut cependant se former de fer métallique dans cette zone, attendu que la formation de métal ne peut se produire que dans une relation gazeuse déterminée, telle qu'elle se trouve dans l'équilibre Fe0-Fe - CO-C02 et Fe0-Fe - H2 - H2O.
A la deuxième phase, le minerai réduit jusqu'à un degré de réduction de 20-30 entre en contact avec un gaz riche en carbone. La température la plus favorable dans cette zone est située entre 400 et 900 (pour les gaz à oxyde de carbone, vers 400- 6000 ; pour les gaz à hydrocarbures, entre 700 et 900 ). Le gaz riche en carbone cède ici au minerai, en présence de catalyseurs,
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du carbone en fortes quantités sous forme de carbide ou de carbone. L'allure de transformation du gaz est indépendante dans la plus large mesure de la vitesse de courant du gaz. La quantité. de gaz transformée dans cette zone et, partant, la composition même du gaz-, seront réglées de préférence par modification de la température.
Pour ce qui est des catalyseurs, ce sont les substances de contact connues, principalement les métaux du groupe ferreux qui entrent en considération. On a constaté en outre que la présence de minerai contenant déjà du carbone, active également la séparation de carbone. Les catalyseurs reconnus comme favorables à la ségrégation du carbone peuvent être situés de manière quelconque. dans cette zone du four. Dans les fours rotatifs, par exemple, on pourra garnir dans cette zone les parois du four ; de tôles en fer, en nickel ou en cobalt, ou on pourra disposer dans le four : des parois pour le refoulement des gaz., des pelles ou des chaînes en ces métaux.
On peut encore utiliser les catalyseurs en position particulièrement efficace, en les appliquant de manière quelconque sur les parois du four, les pelles ou les parois de refoulement, par pressage ou laminage par exemple. Il ne peut se produire d'empoisonnement des catalyseurs par le carbone qui s'y dépose, parce que le minerai en mouvement continuel rase constamment les catalyseurs et vient ainsi en renouveler toujours la surface.
A la troisième phase, la masse qui a été. réduite par les gaz réducteurs jusqu'à un degré de réduction de 20-30 % et qui a été carburée ensuite, est mise maintenant dans une zone spéciale du four, laquelle pourra utilement se rattacher à la zone de carburation, et elle y est échauffée à un tel point que, par réaction, le carbone séparé et le minerai non réduit se réduisent ici. Il est apparu que réchauffement sera fait utilement dans une atmosphère gazeuse indifférente, ou dans le vide. Les gaz. réducteurs chauds, par exemple, qui sont utilisés pour la carburation et la réduction, peuvent faire office de gaz indifférent.
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Ces gaz cèdent ainsi leur chaleur à la masse et fournissent ainsi simultanément la température nécessaire à la réaction. Pour élever la température, on peut ajouter à ces gaz, en petites quantités, de l'air, de l'air enrichi par l'oxygène, ou de l'oxygène, mais dans ce cas, le gaz sortant à cette phase ne devra pas contenir trop d'éléments d'oxydation (environ 10 %), afin qu'il puisse encore avoir une action carburante et réductrice suffisante. L'échauffement de la masse à la troisième phase peut cependant se faire d'une autre manière quelconque par échauffement extérieur, ou encore électriquement, par échauffement intérieur.
La température à laquelle la masse sera portée dépend du produit qu'il s'agit d'obtenir. Pour de l'éponge de fer ou pour du fer granulé, la température la plus favorable est située entre 900 et 1200 . On peut cependant échauffer la masse jusqu'à ce qu'elle entre en fusion, et recueillir le fer à l'état de fusion. En outre, on peut obtenir un alliage de fer et d'acier, par addition de substances appropriées avant ou pendant la réduction.
Les gaz qui se forment à l'échauffement de la masse carburée, suivant l'équation
FeO + C = Fe + CO sont réutilisés pour la séparation du carbone et la réduction, ensemble avec les autres gaz réducteurs. La réaction du carbone abandonné par le gaz sur le minerai encore incomplètement réduit peut se faire aussi en échauffant la masse dans un four spécial.
La masse carburée est constante à l'air, et il n'est donc pas besoin de prendre de précautions spéciales pour l'amener dans un autre four.
Pour séparer le fer recueilli à l'état solide des autres composants, il est procédé d'une façon connue quelconque, magnétiquement, par exemple.
Le procédé suivant l'invention est utilisable pour l'extraction des métaux qu'on réduit par le carbone, en particulier des métaux du groupe ferreux et leurs alliages. Comme le carbone sé-
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paré des gaz se présente sous forme très finement divisée et qu'il est ainsi très réactif, le procédé convient par excellence. aussi pour l'extraction de métaux difficilement réductibles, tels que le manganèse, et des alliages, tel que le ferro-manganèse.
Un autre avantage particulier du procédé est donné par la possibilité d'extraire des matières premières libres de fer, telles que Al2O3 et TiO2, en vue de l'obtention d'autres produits.
On a déjà proposé, en effet, d'extraire des matières premières sans fer, en réduisant les oxydes de fer des matières brutes au moyen de coke et en séparant ainsi le fer sous forme de loupes.
Cependant, par ce procédé, le coke cède à ces matières brutes des matières étrangères, qui sont en partie très nuisibles à la poursuite de la fabrication. Le présent procédé, par contre, empêche pareille souillure par des matières étrangères, attendu que les gaz n'apportent pas d'éléments nuisibles.
Le présent procédé permet donc une. réduction rapide et com- plète des minerais pour libérer les métaux, et une transformation complète des gaz.par des moyens simples, sans appareil vaste ou compliqué. Par là, il se distingue avec avantage des procédés déjà connus,lesquels, jusqu'ici, étaient déficients au point de vue de l'économie.
**ATTENTION** fin du champ DESC peut contenir debut de CLMS **.
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Process for the reduction of metal oxides by gases.
Numerous processes have been proposed for extracting iron from its ores without resorting to solid carbon (coke), by direct reduction with gases such as carbon monoxide, hydrogen, hydrocarbons or their mixtures. The proposed methods did not prove to be advantageous in practice. A practically usable process must allow rapid and complete reduction of the ore and profitable use of the reducing gases, and it must be possible to carry it out by simple means, without. large or complicated device. The previously known methods of carrying out reduction by gas do not, however, meet these conditions, above all because of their low rate of reduction. This unfavorable course of reduction by gases is shown in fig.l.
Selected from a large number of diameters relating to numerous experiments made by the author with the most diverse ores in carbon dioxide.
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n pure, the curves of three iron oxides, very dissimilar in their chemical and physical properties, are reproduced here: line 1 shows the reducibility of an iron oxide in very fine division (executed according to Brand), line 2, that of a very poor ore from the Salzgitter region, containing 30% iron, and line 3, that of a dense ore from Kiruna, with a grade of 60% iron. The abscissa indicates the degree of reduction in percent, and the ordinate the percentage of carbonic acid content in the gas phase.
The first rapid fall of the curves shows that the rate of reduction and the quantity of gas transformed in a given time amount, at the start of the reduction, to a degree of reduction of up to about 35% for the pure iron oxide, and up to about 20 to 30% for ores, depending on their quality. The almost horizontal continuation of the curves shows, however, that, even for pure iron oxide, a strong slowing down of the reduction and a sharp decrease in the transformation of the gas then begins, to the point that even under these favorable conditions, a complete reduction does not begin. would be possible only after a very long time, and only by means of reducing gases which do not yet contain oxidation products, such as water vapor and carbonic acid.
This abrupt decrease in the rate of reduction begins as soon as a layer of metallic iron has formed on the ore. The reducing gases can only pass slowly through this layer of metallic iron; consequently the reducing gases can only be transformed during the unit of time in very small quantities. By eliminating the gases - carbonic acid and water vapor which are given off on reduction, and by making a circuit coupled by the gases, one can obtain, it is true, an integral use of the reducing gases, but the apparatus to this necessary is so great, the methods are so complicated and so expensive, that they have not found a practical application so far and that, in all likelihood, they are unlikely to be generalized.
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Attempts have also been made to obtain a complete and more rapid reduction by separating the carbon from the carbon-based reducing gases, the carbon then having to operate the reduction by reaction on the part of the ore not yet reduced. It has thus been proposed (French patent 562..658) to add fluxes to the ore and, while keeping it in motion at a temperature still rising, but which is lower than the sintering temperature of the ore, to put in contact, in counter-current, with a gas. rich in carbon. Thus, at low temperature - from around 250 - the hydrogen present in the gas must first form at. on the surface of the grains of the ore, a small quantity of metallic iron, which then catalyzes the carbon to separate from the gas.
As the temperature rises, this carbon reacts with the ore, forming pure iron, which in turn acts as a catalyst to separate carbon. The temperature is always higher, this separation of carbon from the gas. and this reaction of carbon on unreduced ore is repeated until all the iron is reduced to metal. Here again, gas is very poorly used. In order to separate the carbon, it is necessary to reduce the surface of the grains of the ore to metal. Due to the low temperatures which prevail in the reduction furnace when the ore is introduced therein, metallic iron can only be formed by gases which contain only a small percentage of carbonic acid and water vapor.
The zone where a temperature of about 250 C prevails is located at the exit of the oven. Gas. arriving at this point are still very loaded with reducing materials, but only a small fraction can be used in this area, because of the low reaction rate at these low temperatures.
According to another known proposal (US patent 1370915) the ores heated by the outgoing gases to a reduction temperature of 800 - 900, are reduced by the reducing gases,
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until about 75% of the iron in the ore is deoxidized and 25% remains as oxide. This mass is then cooled by contact with the reduced carbon-laden gases, the latter having to yield at the same time carbon in large quantity to the cooled sponge. Finally, this mixture of carburized sponge and unreduced ore is melted and the remaining part of the ore is reduced by carbon. In this process, too, the use of gas is very poor.
Because as shown by the reduction curves of fig.l, a reduction in the metallic state, pushed so far prior to carburizing, goes hand in hand with an imperfect transformation of the gases.
The process proposed according to the invention makes it possible to obtain a rapid and complete reduction of the iron ores, as well as a perfect use of the gases.
First the ore is reduced by a gas mixture to a degree of reduction of 20 - 30%. In this gas mixture, the quantity of oxidation products (carbonic acid and water vapor) must be measured as well, whether it is located in the limited field. by the lines for Fe304 / FeO and FeO / Fe in the known equilibrium diagram for the Fe-0 system. (cf. Landolt-Börnstein "Chemisch-physikalische Tabellen" Supplement 3, volume 3, page 2556). However, we can stay slightly below the FeO / Fe line. Carbon is then yielded to the reduced mass, in the presence of catalysts, and finally the reaction of the separated carbon, very reactive, on the still imperfectly reduced ore, brings about the complete reduction.
An essential condition for the success of the process is that the reheated and roasted ores are reduced only to a degree of reduction of 20 - 30%, by a gas mixture containing sufficient oxidation products so that no metal can escape. form, or that it can only be formed to a small extent, and that then the continuation of the reduction takes place by the action of the carbon given up by the gas.
Because by the dissociation
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tion of carbon before the metal is formed, the slowing down of the rate of reduction, slowing down which occurs when the metal is formed, is avoided and the poor transformation of gas is likewise avoided. which goes together with the latter phenomenon, not only is a perfect reduction and a shortening of the reduction time, but also such a perfect use of the gas. that practically all the gas used for the reduction is decomposed into carbonic acid and water vapor, without the gas having to be regenerated and put back into circuit. As. gas. reducing agent, use is made of gases containing carbon monoxide and other carbides, such as methane or other hydrocarbons or their mixtures.
The reduction according to the invention therefore takes place in three phases.
Fig. 2 shows in diagram the progress of the ore and the gas. In the first phase, the reheated and roasted ore comes into contact with the gases coming from the carburizing zone II phase), which contain oxidation products in the quantities indicated above, and it is reduced by these gases until at a reduction degree of 20 - 30%. The gas employed cannot reduce the oxides of the ore to iron, but it still succeeds in reducing the ore to a degree of reduction of 20-30%. Numerous experiments on the most diverse ores have proved that with a gas mixture already containing 33% acid. Carbon dioxide, the rate of reduction to a degree of reduction of 20 - 30%, was almost no lower than when using a gas. free from oxidation products.
The remarkable fact that this gas, although already transformed in great part, is able to reduce at a similar rate the iron oxide contained in the ore, is shown in fig. 3, where it can also be seen that the gas transformation. goes so far that practically all of the gas can be transformed. However, in general, we will be content to use only gas. that to such an extent that it remains
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sufficient carbon monoxide and hydrogen in the gas to obtain, in a known manner, by the combustion of these gases in ordinary air or enriched with oxygen, or in oxygen, the heat necessary for the roasting of ores and their heating for the reduction zone.
In this first phase the temperature will be below the sintering temperature of the ore and depending on the grade of the ore it will be around 1100-800 C., a drop in temperature occurring from the moment of ore introduction. until the next phase. This decrease in temperature is conducive to good transformation of the gas, since, as we know, the equilibrium between iron peroxide and the crystallized solution of iron protoxide in iron peroxide shifts to higher values d. carbonic acid and water vapor, as the temperature rises. Thus, even better use of gas is obtained.
By the fact that the gas does not form metallic iron in the reduction zone, there is still the particular advantage that the arsenic and antimony which may be found in the ore are completely volatilized in this zone. We know that arsenic and antimony only volatilize in the absence of metallic iron. However, metallic iron cannot be formed in this zone, since the formation of metal can only occur in a determined gas relationship, such as it is in the Fe0-Fe - CO-C02 and Fe0- equilibrium. Fe - H2 - H2O.
In the second phase, the ore reduced to a degree of reduction of 20-30 comes into contact with a carbon-rich gas. The most favorable temperature in this zone is between 400 and 900 (for carbon monoxide gases, around 400-6000; for hydrocarbon gases, between 700 and 900). The carbon-rich gas here gives way to the ore, in the presence of catalysts,
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carbon in large quantities in the form of carbide or carbon. The transformation rate of the gas is independent to the greatest extent of the gas flow velocity. The amount. of gas transformed in this zone and, therefore, the composition of the gas itself, will preferably be regulated by modifying the temperature.
With regard to catalysts, it is known contact substances, mainly metals of the ferrous group that are considered. It has further been found that the presence of ore already containing carbon also activates carbon separation. Catalysts recognized as favorable to carbon segregation can be located in any way. in this area of the oven. In rotary kilns, for example, the walls of the kiln can be lined in this zone; sheets of iron, nickel or cobalt, where the following can be placed in the furnace: walls for the delivery of gases, shovels or chains made of these metals.
The catalysts can also be used in a particularly effective position, by applying them in any way to the walls of the furnace, the scoops or the delivery walls, by pressing or rolling, for example. The catalysts cannot be poisoned by the carbon which is deposited therein, because the continuously moving ore constantly shaves the catalysts and thus always renews their surface.
In the third phase, the mass that was. reduced by the reducing gases to a degree of reduction of 20-30% and which was then carburized, is now placed in a special zone of the furnace, which can usefully be attached to the carburizing zone, and it is heated there to such an extent that by reaction the separated carbon and unreduced ore are reduced here. It appeared that warming will be done usefully in an indifferent gaseous atmosphere, or in a vacuum. Gas. Hot reducers, for example, which are used for carburizing and reduction, can act as an indifferent gas.
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These gases thus give up their heat to the mass and thus simultaneously provide the temperature necessary for the reaction. To raise the temperature, we can add to these gases, in small quantities, air, air enriched with oxygen, or oxygen, but in this case, the gas leaving at this phase should not not contain too many oxidizing elements (about 10%), so that it can still have a sufficient fuel and reducing action. The heating of the mass in the third phase can however be done in any other way by external heating, or even electrically, by internal heating.
The temperature to which the mass will be brought depends on the product to be obtained. For iron sponge or granulated iron, the most favorable temperature is between 900 and 1200. However, the mass can be heated until it melts, and the iron can be collected in the molten state. Further, an alloy of iron and steel can be obtained by addition of suitable substances before or during the reduction.
The gases which form when the carburized mass is heated, according to the equation
FeO + C = Fe + CO are reused for carbon separation and reduction, together with the other reducing gases. The reaction of the carbon abandoned by the gas on the ore which is still incompletely reduced can also be carried out by heating the mass in a special furnace.
The carburized mass is constant in air, and there is therefore no need to take special precautions to bring it to another furnace.
To separate the iron collected in the solid state from the other components, it is carried out in any known manner, magnetically, for example.
The process according to the invention can be used for the extraction of metals which are reduced by carbon, in particular metals of the ferrous group and their alloys. As the carbon se-
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Paré des gases is in a very finely divided form and is therefore very reactive, the process is ideal. also for the extraction of hardly reducible metals, such as manganese, and alloys, such as ferro-manganese.
Another particular advantage of the process is given by the possibility of extracting raw materials free of iron, such as Al2O3 and TiO2, with a view to obtaining other products.
It has already been proposed, in fact, to extract raw materials without iron, by reducing the iron oxides from the raw materials by means of coke and thus separating the iron in the form of magnifying glasses.
However, by this process, the coke gives up to these raw materials foreign material, which in part is very detrimental to further manufacture. The present process, on the other hand, prevents such contamination by foreign matter, since the gases do not add harmful elements.
The present method therefore allows a. rapid and complete reduction of ores to liberate metals; and complete transformation of gases. by simple means, without large or complicated apparatus. In this way, it differs with advantage from the processes already known, which hitherto were deficient from the point of view of economy.
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