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P. 0. STEILING, résidant à STOCKHOLM.
PROCEDE DE TRAITEMENT D'OXYDES DE FER PULVERULENTS.
La présente invention est relative à un procédé de traitement d'oxydes de fer pulvérulents, de résidus silicieux, ou d'autres matières analogues, au moyen d'oxyde de carbone.
Pendant ces dix dernières années, de nombreuses propositions ont été faites pour la réduction directe d'oxydes de fer à l'état solide Les méthodes proposées avaient principalement pour but d'éviter les pro- cédés aux hauts fourneaux réclamant trop de combustible. Peu de ces propositions ont pu être adoptées pour la fabrication du fer à échelle industrielle. Les méthodes qui ont eu la plus grande vogue sont en partie le procédé dit "Hoganas" inventé par E. Sleurin et en partie le procédé dit "Wiberg-Soderfors" inventé par Mo Wiberg. D'après la méthode classi- que "Hoganas", on charge de concentré de minerai par couches successives avec du charbon dans des récipients en céramique.
Ceux-ci sont chauffés dans des fours annulaires chauffés au gaz à une température de 1100 C.
L'oxyde de carbone produit dans les récipients ou creusets est brûlé et participe ainsi au chauffage. L'air comburant est introduit à contre- courant. L'éponge de fer est reçue sous la forme de gâteaux poreux ayant un diamètre d'environ 300 mmo Les avantages les plus importants de la méthode "Hoganas" sont qu'on peut utiliser n'importe quel matériau pulvé- rulent contenant de l'oxyde de fer, qu'on peut produire une éponge de fer ayant un pouvoir réducteur élevé et qu'on peut utiliser les combustibles les moins chers comme agent de réduction. D'un autre côté, les frais d'installation sont élevés et les nécessités en main-d'oeuvre sont rela- tivement fortes.
Suivant la méthode "Wiberg", le minerai en morceauxet aggloméré se déplace à travers une colonne et est réduit au moyen d'oxyde de carbone et d'hydrogène, qui sont introduits en bas à une température
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de 900 à 1000 C. Après que le gaz a réduit le FeO en Fe, les 3/4 du gaz sont aspirés sur environ la moitié de la hauteur du fourneau. Dans un carburateur électrique, on transforme le CO2 en CO et le H2O en EU Le restant du gaz est utilisé pour la réduction préliminaire du minerai et est finalement brûlé grâce à l'admission d'air. Le minerai est ainsi pré- chauffé à 900 - 1000 C et il se produit en même temps une certaine oxyda- tion et désulfuration par grillage.
Parmi les avantages de la méthode Wiberg, on peut mentionner la main-d'oeuvre réduite et, dans les pays à énergie électrique bon marché, le fait qu'une partie de la quantité de chaleur requise est produite par l'énergie électrique. D'un autre côté la nécessité d'agglomérer la concentré signifie une augmentation du coût du procédé et il est, de plus, difficile d'atteindre un degré de ré- duction élevé.
Afin de supprimer les inconvénients ci-dessus des méthodes mentionnées et d'autres méthodes encore de fabrication d'épongé de fer proposées antérieurement, des propositions ont été faites ces dernières années d'utiliser également dans ce domaine la technique de fluidisation où on obtiendrait simultanément les avantages généraux que cette 'techni- que offre sous la forme d'une surface spécifique plus grande de la phase solide, et par conséquent d'une vitesse réactionnelle plus grande, d'un pouvoir plus grand de conductibilité de la chaleur, d'une homogénéité du produit et de facilité de transport.
On a cependant obtenu certains résultats, seulement par la réduction au moyen d'hydrogène à température plus basse et avec des poudres à teneur en fer relativement faible, ce qui est dû à la tendance marquée au collage que la poudre de fer présente à des températures supérieures à 600 C.
L'objet principal de la présente invention est de supprimer ces difficultés. Le procédé suivant l'invention est caractérisé en ce que les oxydes de fer sont mis sous la forme d'une couche pulvérulente renfermant une quantité assez grande de carbure de fer et dans cette couche on introduit par le bas un gaz réducteur à une température d'au moins 400 C, mais inférieure à la température à laquelle la couche com- mence à coller, ce gaz renfermant comme constituant réducteur principal de l'oxyde de carbone, et devant renfermer également de l'hydrogène en quantité égale au maximum à 50% de la teneur en oxyde de carbone, et de cette manière ce gaz maintient la couche pulvérulente à l'état fluidifié et transforme la plus grande partie de l'oxyde de fer introduit en carbure de fer.
La couche pulvérulente contient aussi généralement de l'oxyde de fer ainsi que de petites quantités de fer métallique. Ni les parti- cules de carbure de fer, ni les particules d'oxyde de fer ne présentent la tendance indésirable au collage, tendance particulière aux particules de fer métallique, et pour cette raison la couche pulvérulente envisagée ici peut être maintenue à l'état fluidifié d'une manière uniforme et homo- gène o
Si on introduit dans la couche pulvérulente une matière pre- mière pulvérulente dans laquelle le fer se trouve sous forme de Fez03, ce- lui-ci est rapidement réduit en FeO d'après les formules :
3Fe2O3 + GO = 2Fe304 + CO2 (1)
2Fe3O4 + 200= 6FeO +2CO2 (2)
De plus, les réactions suivantes peuvent intervenir :
FeO + CO = Fe + CO2 (3)
3Fe +2CO = Fe3C+ C02 (4)
3FeO +5CO = Fe3C+ 4CO2 (5)
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200 = C + C02 (6) 4FeO = Fe + Fe304 (7)
Sous certaines conditions, il peut se former également un car- bure de fer Fe2C riche en carbone, qui semble être identique au carbure de fer décrit dans la littérature (G. Hagg, Zeitschrift fïr Kristallogra- phie, 89, 92-94, 1934).
Si la température de la couche est maintenue au-dessus de 570 C qui représente la limite inférieure pour la stabilité du FeO, on peut re- noncer à la réaction 7. Il a été prouvé qu'une couche renfermant une quan- tité plus grande de FeO, colle légèrement, précisément dans les limites de température de 550-580 C.
C'est la vitesse des diverses réactions qui détermine les- quelles des réactions 3 à 6 ont lieu et dans quelle mesure ces réactions utilisent l'oxyde de carbone. Des essais approfondis ont été effectués concernant les résidus silicieux, l'hématite et la magnétite oxydée préa- lablement réduits en FeO et ces essais ont montré que dans l'intervalle de température de 570 à 900 C, seulement une partie peu importante de l'oxyde de carbone réagit d'après la réaction Boudouard 6.
(Sous ce rapport on peut mentionner que si l'on emploie de la magnétite naturelle pulvéru- lente (Fe3O4) comme matière de déplart, les vitesses de réaction entre le FeO formé enpremier lieu en partant de cette magnétite et l'oxyde de car- bone peuvent être si faibles qu'une partie importante de l'oxyde de carbone réagit d'après l'équation 6. Cet inconvénient peut cependant être évité en oxydant d'abord la magnétite naturelle en Fe203). Entre 570 et 625 C pratiquement la réaction 5 seule a lieu ou bien, si on le désire, la som- me des réactions 3 et 4. Entre 625 et 690 C, il se forme aussi bien du Fe3C que du Fe, c'est-à-dire les réactions 3 et 5 se produisent parallèle- ment. Entre 690 et 800 C le FeO et le CO réagissent exclusivement d' après l'équation 3.
Il a été de plus observé que dans une couche consis- tant en Fe réduit et Fe3C, mais sans oxyde de fer, la réaction 4 se pro- duit également à des températures supérieures à 700 C.
L'un des résultats de la vitesse réactionnelle relativement faible de la réaction 6 dans une couche de la nature mentionnée, est que le Fe2C mentionné ci-dessus, formé d'une manière surprenante dans les couches pulvérulentes et consistant d'une manière prépondérante en Fe3C se forme par l'introduction continue d'oxyde de carbone à 615 C sans qu' il y ait formation d'oxyde de carbone libre.
Ce Fe2C réagit rapidement avec le Fe introduit et se transforme"quantitativement en Fe3C d'après l'équation :
Fe2C + Fe = Fe3C (8)
Sans entrer plus en détail concernant les diverses réactions et leur mécanisme, et en tenant compte que des constituants de la couche pulvérulente le fer métallique seul présente une tendance au collage assez grande dans les limites de température en question, on peut indiquer les conditions avantageuses suivantes pour la fabrication de carbure de fer dans les couches fluidifiées principalement au moyen d'oxyde de carbone, et à titre d'exemple on prévoit que dans le gaz introduit le rapport CO/
EMI3.1
(CO+CO2) =0,9.
EMI3.2
<tb> Limites <SEP> des <SEP> températures <SEP> Constituants <SEP> principaux
<tb>
EMI3.3
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ de la couche pulvérulente
EMI3.4
<tb> 580 C <SEP> - <SEP> 625 C <SEP> FeO <SEP> + <SEP> Fe-C
<tb>
<tb> 625 C <SEP> - <SEP> 690 C <SEP> FeO <SEP> + <SEP> Fe3C <SEP> + <SEP> Fe
<tb>
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690 C Fe3C + Fe
Dans les cas où la couche renferme du fer métallique, la te- neur en ce fer devrait être si faible qu'il n'y ait aucune tendance au collage. Le réglage du rapport des constituants solides de la couche à une température déterminée se fait par le réglage des vitesses de charge- ment et d'évacuation.
Un mode de réalisation de la présente invention sera décrit ci-après. La matière première consiste en résidus silicieux pulvérulents renfermant 66% Fe (à l'état oxydé sous forme de Fe303). Les résidus sili- cieux renferment une grande partie de grains de dimensions comprises .entre environ 0,03 mm jusqu'environ 0,25 mm avec une grande partie de la matière entre environ 0,05 à 0,10 mm. Cette poudre est, sans chauffage préalable mise sous la forme d'une couche fluidifiée, maintenue à environ 615 C et constituée de 66% carbure de fer et 29% oxydes defer, principalement du FeO, ainsi que de petites quantités de gangue et éventuellement de carbone libre séparé.
On introduit dans la couche par le bas un gaz constitué d'environ 90% d'oxyde de carbone et 10% d'anhydride carbonique (en volumes %) qui sert en partie d'agent de réduction et qui ,en partie a pour mission de maintenir la couche à l'état fluidifié. Le gaz qui entre est chauffé au préalable à environ 675 C et est introduit en quantité telle que sa vitesse linéaire dans le four de fluidification à la température qui y règne soit d'environ 0,4 m/sec. La formule globale des réactions qui se produisent dans la couche est : 2Fe203 + 27,8800 + 3,10 C02 = 1,07 FeO + 0,98 Fe3C + 21 CO + 9 C02
On retire de la couche par le haut un gaz composé d'environ 70% d'oxyde de carbone et 30% d'anhydride carbonique. On retire de plus de la couche une poudre ayant la composition moyenne de la couche.
Le procédé ci-dessus peut être réalisé ou modifié de nombreu- ses façons. La formation de carbure décrite dans l'exemple peut être incorporée dans une installation de fabrication de fer métallique. La poudre chaude à 615 C, qui est retirée du four, est introduite dans un four subséquent, qui peut être un four tournant ou qui peut être formé d'une autre manière appropriée. La température dans ce four est mainte- nue à environ 800 C, ce qui contribue à produire partiellement la cuis- son de poudre dans ce four. Laformule globale pour les réactions entre l'oxyde de fer et le carbure de fer dans la charge introduite, peut être écrite comme suit :
1,1 FeO + Fe3C = Fe + 0,9 CO + 0,1 C02 (10)
Le fer dans la matière retirée du four se trouve pratiquement dans son entièreté sous forme métallique.
Sa chaleur est utilisée d'une manière appropriée. La chaleur requise pour la réaction provient des gaz d'un carburateur, qui traversent le four et qui sont refroidis par cela de 1000 à 800 C. Bien entendu ,au lieu de cette méthode, la cha- leur pourra être fournie par voie électrique.
Le circuit des gaz à travers l'installation est comme suit: du carburateur on introduit dans le four de fabrication de fer, un gaz à 1000 G, éventuellement débarrasé de soufre, contenant environ 90% d'oxy- de de carbone et 10% d'anhydride carbonique. Dans le four mentionné le gaz est refroudi à environ 800 G et circule avec le gaz qui a été formé par la réaction du four dans un échangeur de chaleur où il est refroidi à 675 C. Ensuite le gaz est introduit dans le four de flui- dification où sa température descend à. 6l5 C. Derrière ce four, le gaz
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qui maintenant contient 70% d'oxyde de carbone, passe à travers un ven- tilateur.
Environ 85% de ce gaz sont introduits dans l'échangeur de cha- leur mentionné ci-dessus et sont chauffés à 750 C, tandis que les 15% res- tants peuvent être utilisés comme combustible, par exemple pour le chauf- fage du gaz qui sort de l'échangeur, avant qu'il ne pénètre dans le car- burateur. Dans le carburateur, la plus grande partie del'anhydride car- bonique est convertie en oxyde de carbone au moyen d'un combustible ap- proprié riche en carbone. Les besoins en chaleur du carburateur sont éventuellement couverts par voie électrique.
Lorsque la matière première pour le procédé consiste en FepCL et/ou Fe3O4, on peut prévoir à l'avant du four de fabrication de carbure, une couche de réduction préalable, dans laquelle les oxydes supérieurs sont réduits en FeO à l'état fluidifié par des gaz d'échappement de la couche de formation de carbure, à des températures comprises entre 600 C et 850 C, simultanément avec une élimination considérable de soufre éven- tuellement combiné à l'état de sulfure. De plus, on peut incorporer dans l'installation un four combiné de chauffage préalable, et désulfuration avec une couche fluidifiée à l'avant du four de réduction préalable (ou de for- mation de carbure).
La poudre contenue dans le four de fabrication de carbure, consiste comme mentionné ci-dessus, soit presque exclusivement en carbu- re de fer, soit en une quantité assez grande de carbure de fer et de plus petites quantités d'oxydes de fer et/ou de fer. Lors de l'oxyda- tion du carbure de fer en fer, les agents oxydants peuvent être consti- tués par des oxydes de fer qui peuvent être déjà présents dans la poudre fabriquée ou qui peuvent y être ajoutés. Cette oxydation se fait de pré- férence dans des fours d'acier de construction connue où l'agent oxydant peut être constitué par l'oxygène de l'air.
L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation dé- crits mais couvre également par exemple les procédés dans lesquels le gaz de réduction renferme des quantités assez petites de méthane, hydro- gène, etc., où cependant la teneur en hydrogène devrait être maintenue si faible que la réaction se produisant à une pression d'hydrogène élevée entre le carbone du carbure apte à réagir et l'hydrogène, n'augmente pas d'une manière appréciable la teneur de la couche en fer métallique aux dépens de sa teneur en carbure de fer. La teneur en hydrogène'devrait être inférieure à 50% de la teneur en oxyde de carbone et avantageusement elle ne doit pas dépasser 30 à 35% de cette teneur.
L'invention couvre de plus les procédés dans lesquels on ajoute à la couche fluidifiée une poudre ayant entre autres des propriétés contrecarrant la tendance au collage, par exemple de la chaux ou du charbon.
Les oxydes de fer peuvent être introduits d'une manière conti- nue ou intermittente dans la couche pulvérulente et on pourra retirer d' une manière analogue de la matière de cette couche. Selon un mode de réalisation de l'invention,on ajoute dans une première phase du procédé les oxydes de fer d'une manière continue sans qu'on soutire de la couche de la matière, de sorte que le volume de la couche augmentera, tandis que dans une deuxième phase, on retire de la matière de la couche de sorte que le volume de la couche diminuera à nouveau, et ce processus peut être répété.
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P. 0. STEILING, residing in STOCKHOLM.
PROCESS FOR TREATING PULVERULENT IRON OXIDES.
The present invention relates to a process for treating pulverulent iron oxides, siliceous residues, or other similar materials, by means of carbon monoxide.
During the last ten years, many proposals have been made for the direct reduction of iron oxides to the solid state. The main aim of the proposed methods was to avoid blast furnace processes requiring too much fuel. Few of these proposals could be adopted for the manufacture of iron on an industrial scale. The methods which have had the greatest vogue are partly the so-called "Hoganas" process invented by E. Sleurin and in part the so-called "Wiberg-Soderfors" process invented by Mo Wiberg. According to the conventional "Hoganas" method, the ore concentrate is loaded in successive layers with charcoal into ceramic vessels.
These are heated in gas-heated ring furnaces at a temperature of 1100 C.
The carbon monoxide produced in the vessels or crucibles is burnt and thus participates in the heating. The combustion air is introduced against the current. The iron sponge is received in the form of porous cakes having a diameter of about 300 mm. The most important advantages of the "Hoganas" method are that any pulverulent material containing iron can be used. iron oxide, that an iron sponge having a high reducing power can be produced, and the cheaper fuels can be used as a reducing agent. On the other hand, installation costs are high and labor requirements are relatively high.
According to the "Wiberg" method, the lumpy and agglomerated ore moves through a column and is reduced by means of carbon monoxide and hydrogen, which are introduced at a lower temperature.
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from 900 to 1000 C. After the gas has reduced the FeO to Fe, 3/4 of the gas is sucked out over about half the height of the furnace. In an electric carburetor, CO2 is converted into CO and H2O into EU. The remainder of the gas is used for preliminary reduction of the ore and is finally burned by the air intake. The ore is thus preheated to 900 - 1000 C and at the same time some oxidation and desulphurization by roasting occurs.
Among the advantages of the Wiberg method, we can mention the reduced manpower and, in countries with cheap electric power, the fact that part of the required amount of heat is produced by the electric power. On the other hand, the need to agglomerate the concentrate means an increase in the cost of the process and, moreover, it is difficult to achieve a high degree of reduction.
In order to eliminate the above drawbacks of the methods mentioned and other methods of manufacturing iron sponge previously proposed, proposals have been made in recent years to also use in this field the fluidization technique where one would simultaneously obtain the general advantages which this technique offers in the form of a greater specific surface area of the solid phase, and consequently of a greater reaction rate, of a greater power of heat conductivity, of product homogeneity and ease of transport.
However, some results have been obtained only by reduction with hydrogen at lower temperature and with relatively low iron powders, which is due to the marked sticking tendency that iron powder exhibits at temperatures. greater than 600 C.
The main object of the present invention is to eliminate these difficulties. The process according to the invention is characterized in that the iron oxides are put in the form of a pulverulent layer containing a fairly large quantity of iron carbide and into this layer a reducing gas is introduced from below at a temperature of d. 'at least 400 ° C., but lower than the temperature at which the layer begins to stick, this gas containing carbon monoxide as the main reducing constituent, and which must also contain hydrogen in an amount equal to a maximum of 50 % of the carbon monoxide content, and in this way this gas maintains the powdery layer in the fluidized state and converts most of the iron oxide introduced into iron carbide.
The powder coating usually also contains iron oxide as well as small amounts of metallic iron. Neither the iron carbide particles nor the iron oxide particles exhibit the undesirable stickiness tendency peculiar to metallic iron particles, and for this reason the powder layer contemplated here can be maintained in the same condition. fluidized in a uniform and homogeneous manner o
If a pulverulent raw material in which the iron is present in the form of FezO3 is introduced into the powder layer, this is quickly reduced to FeO according to the formulas:
3Fe2O3 + GO = 2Fe304 + CO2 (1)
2Fe3O4 + 200 = 6FeO + 2CO2 (2)
In addition, the following reactions may occur:
FeO + CO = Fe + CO2 (3)
3Fe + 2CO = Fe3C + C02 (4)
3FeO + 5CO = Fe3C + 4CO2 (5)
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200 = C + C02 (6) 4FeO = Fe + Fe304 (7)
Under certain conditions, a carbon-rich Fe2C iron carbide may also form, which appears to be identical to the iron carbide described in the literature (G. Hagg, Zeitschrift fïr Kristallogra- phie, 89, 92-94, 1934 ).
If the temperature of the layer is kept above 570 ° C. which represents the lower limit for the stability of FeO, reaction 7 can be abandoned. It has been proved that a layer containing a greater quantity of FeO, sticks lightly, precisely within the temperature limits of 550-580 C.
It is the rate of the various reactions that determines which reactions 3 to 6 take place and to what extent these reactions use carbon monoxide. Extensive tests have been carried out on siliceous residues, haematite and oxidized magnetite previously reduced to FeO and these tests have shown that in the temperature range of 570 to 900 C, only a small part of the carbon monoxide reacts according to the Boudouard 6 reaction.
(In this connection it can be mentioned that if one uses powdery natural magnetite (Fe3O4) as the depleting material, the reaction rates between the FeO formed first from this magnetite and the carbon oxide. bone can be so low that a large part of the carbon monoxide reacts according to equation 6. This disadvantage can however be avoided by first oxidizing the natural magnetite to Fe2O3). Between 570 and 625 C practically only reaction 5 takes place or, if desired, the sum of reactions 3 and 4. Between 625 and 690 C, both Fe3C and Fe are formed. that is, reactions 3 and 5 occur in parallel. Between 690 and 800 C FeO and CO react exclusively according to equation 3.
It was further observed that in a layer consisting of reduced Fe and Fe3C, but without iron oxide, reaction 4 also takes place at temperatures above 700 C.
One of the results of the relatively low reaction rate of reaction 6 in a layer of the nature mentioned, is that the above-mentioned Fe2C, surprisingly formed in the powder layers and consisting predominantly of Fe3C is formed by the continuous introduction of carbon monoxide at 615 C without the formation of free carbon monoxide.
This Fe2C reacts quickly with the Fe introduced and is transformed "quantitatively into Fe3C according to the equation:
Fe2C + Fe = Fe3C (8)
Without going into more detail concerning the various reactions and their mechanism, and taking into account that of the constituents of the powder layer the metallic iron alone exhibits a rather great sticking tendency within the temperature limits in question, the following advantageous conditions can be indicated for the manufacture of iron carbide in the fluidized layers mainly by means of carbon monoxide, and by way of example it is expected that in the gas introduced the CO /
EMI3.1
(CO + CO2) = 0.9.
EMI3.2
<tb> <SEP> limits of <SEP> temperatures <SEP> Main <SEP> constituents
<tb>
EMI3.3
¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯¯ of the powdery layer
EMI3.4
<tb> 580 C <SEP> - <SEP> 625 C <SEP> FeO <SEP> + <SEP> Fe-C
<tb>
<tb> 625 C <SEP> - <SEP> 690 C <SEP> FeO <SEP> + <SEP> Fe3C <SEP> + <SEP> Fe
<tb>
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690 C Fe3C + Fe
In cases where the layer contains metallic iron, the content of this iron should be so low that there is no tendency to stick. The ratio of the solid constituents of the layer to a determined temperature is regulated by adjusting the loading and discharge rates.
An embodiment of the present invention will be described below. The raw material consists of powdery siliceous residues containing 66% Fe (in the oxidized state in the form of Fe303). The silica residue contains a large portion of grains ranging in size from about 0.03 mm to about 0.25 mm with a large portion of the material between about 0.05 to 0.10 mm. This powder is, without prior heating, put in the form of a fluidized layer, maintained at about 615 C and made up of 66% iron carbide and 29% iron oxides, mainly FeO, as well as small quantities of gangue and possibly of separated free carbon.
A gas consisting of approximately 90% carbon monoxide and 10% carbon dioxide (by volume%) is introduced into the layer from below, which partly serves as a reducing agent and which, in part, serves to maintain the layer in the fluidized state. The gas which enters is heated beforehand to approximately 675 ° C. and is introduced in an amount such that its linear speed in the fluidization furnace at the temperature which prevails there is approximately 0.4 m / sec. The overall formula for the reactions that take place in the layer is: 2Fe203 + 27.8800 + 3.10 C02 = 1.07 FeO + 0.98 Fe3C + 21 CO + 9 C02
A gas composed of approximately 70% carbon monoxide and 30% carbon dioxide is removed from the layer from above. In addition, a powder having the average composition of the layer is removed from the layer.
The above process can be carried out or modified in a number of ways. The carbide formation described in the example can be incorporated into a plant for manufacturing metallic iron. The hot powder at 615 C, which is removed from the oven, is introduced into a subsequent oven, which may be a rotary oven or which may be formed in another suitable manner. The temperature in this oven is maintained at about 800 C, which contributes to partially producing the powder baking in this oven. The global formula for the reactions between iron oxide and iron carbide in the feed introduced, can be written as follows:
1.1 FeO + Fe3C = Fe + 0.9 CO + 0.1 C02 (10)
Almost all of the iron in the material removed from the furnace is found in metallic form.
Its heat is used in an appropriate manner. The heat required for the reaction comes from gases from a carburetor, which pass through the furnace and are thereby cooled to 1000 to 800 C. Of course, instead of this method, the heat could be supplied electrically.
The gas circuit through the installation is as follows: from the carburetor, a gas at 1000 G, possibly free of sulfur, containing about 90% carbon oxide and 10% is introduced into the iron-making furnace. carbon dioxide. In the mentioned furnace the gas is cooled to about 800 G and circulates with the gas which has been formed by the reaction of the furnace in a heat exchanger where it is cooled to 675 C. Then the gas is introduced into the fluid furnace. dification where its temperature drops to. 6l5 C. Behind this oven, the gas
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which now contains 70% carbon monoxide, passes through a ventilator.
About 85% of this gas is introduced into the heat exchanger mentioned above and is heated to 750 C, while the remaining 15% can be used as fuel, for example for gas heating. which comes out of the exchanger, before it enters the carburettor. In the carburetor, most of the carbon dioxide is converted to carbon monoxide by means of a suitable carbon-rich fuel. The heat requirements of the carburettor are possibly covered electrically.
When the raw material for the process consists of FepCL and / or Fe3O4, a preliminary reduction layer can be provided at the front of the carbide production furnace, in which the upper oxides are reduced to FeO in the fluidized state by exhaust gases from the carbide forming layer, at temperatures between 600 C and 850 C, simultaneously with a considerable removal of sulfur, possibly combined in the sulfide state. In addition, it is possible to incorporate in the installation a combined preheating and desulphurization furnace with a fluidized layer in front of the preliminary reduction furnace (or carbide formation).
The powder contained in the furnace for the production of carbide consists, as mentioned above, either almost exclusively of iron carbide or of a fairly large quantity of iron carbide and smaller quantities of iron oxides and /. or iron. In the oxidation of iron carbide to iron, the oxidizing agents may consist of iron oxides which may already be present in the powder produced or which may be added to it. This oxidation is preferably carried out in steel furnaces of known construction where the oxidizing agent may consist of oxygen in the air.
The invention is not limited to the embodiments described but also covers, for example, processes in which the reduction gas contains fairly small amounts of methane, hydrogen, etc., where, however, the hydrogen content should. be kept so low that the reaction taking place at high hydrogen pressure between the carbon of the reactable carbide and the hydrogen does not appreciably increase the content of the metallic iron layer at the expense of its iron carbide content. The hydrogen content should be less than 50% of the carbon monoxide content and advantageously it should not exceed 30 to 35% of this content.
The invention further covers the processes in which a powder is added to the fluidized layer, having inter alia properties countering the tendency to stick, for example lime or charcoal.
The iron oxides can be introduced in a continuous or intermittent fashion into the powder layer and material can be removed from this layer in a similar manner. According to one embodiment of the invention, in a first phase of the process, the iron oxides are added in a continuous manner without withdrawing material from the layer, so that the volume of the layer will increase, while that in a second phase material is removed from the diaper so that the volume of the diaper will decrease again, and this process can be repeated.